Uscite open collector
Circuito a transistor a collettore aperto
Un’uscita a collettore aperto è un transistor NPN. Un transistor NPN permette l’affondamento della corrente verso il comune. Può essere pensato come un interruttore che permette al circuito, dopo il carico, di essere collegato al comune. Ciò significa che è necessaria una sorgente perché l’uscita funzioni. Un’alimentazione attraverso un carico deve essere collegata all’uscita, altrimenti il transistor NPN sta semplicemente creando un percorso verso il comune, cioè un contatto secco. Pertanto, se si dovesse misurare la tensione all’uscita di un collettore aperto che non è collegato a qualche alimentazione non si vedrebbe un cambiamento di tensione. La tensione dovrebbe essere misurata attraverso il carico di uscita per determinare se il collettore aperto sta lavorando correttamente.
Transistor pnp
Se siete agli inizi con l’elettronica, un termine che potreste incontrare presto è “collettore aperto”. È molto comune nei circuiti integrati che i pin di uscita siano a collettore aperto. Un datasheet per un IC dichiarerà questo per un pin di uscita o mostrerà uno schema funzionale del circuito con il pin di uscita collegato internamente al “collettore aperto” di un transistor NPN.
Le uscite a collettore aperto richiedono un resistore di pull-up (R nell’immagine qui sopra) affinché l’uscita possa essere correttamente “uscita alta”. La resistenza di pull-up è collegata tra il pin di uscita e la tensione di uscita (Vcc nell’immagine sopra) che è desiderata per uno stato alto. Quando l’NPN interno dell’IC è spento, R “tira su” il pin di uscita a Vcc e a quel punto solo una quantità molto piccola di “corrente di perdita” dovrebbe fluire attraverso il transistor NPN. Quando l’NPN interno dell’IC è acceso, “tira giù” il pin di uscita fino a quasi GND e il flusso di corrente è regolato dalla legge di Ohm (I = Vcc/R).
Il valore di R dovrebbe essere abbastanza grande da limitare la corrente a sufficienza in modo che l’uscita NPN non venga danneggiata (fate riferimento ai valori nominali del datasheet del circuito integrato), ma non così grande da non essere molto più piccolo (generalmente ordini di grandezza più piccoli) della combinazione di qualsiasi altra impedenza collegata allo stesso pin di uscita (di solito chiamata semplicemente “alta impedenza”). Allo stesso modo, Vcc deve essere all’interno dei valori nominali del datasheet del pin di uscita.
Cablaggio dell’uscita a collettore aperto
Una delle gioie di lavorare con l’elettronica digitale di base – e con i circuiti integrati a porte logiche in particolare – è che funziona quasi come costruire con un set di blocchi Lego: Un’uscita va qui, che si collega all’ingresso successivo qui, e così via fino a quando non fa quello che volevi.
Se avete giocato con chip come questi, probabilmente avete anche incontrato chip con uscite “open collector”. E se non è così, vale la pena conoscerli. Le uscite a collettore aperto sono la base di un certo numero di trucchi intelligenti per lo spostamento di livello e l’interfacciamento tra diversi tipi di logica, e dalla logica ad altri tipi di circuiti elettronici.
In ciò che segue, lavoreremo con l’SN7407N, che è uno dei circuiti integrati più basilari con uscite a collettore aperto. Discuteremo cosa significa avere uscite “a collettore aperto”, e mostreremo alcuni dei diversi modi in cui vengono utilizzate.
La funzione logica di “buffer” è normalmente indicata su un simbolo schematico dal simbolo “amplificatore” a triangolo in avanti su ogni canale – un buffer è solo un amplificatore con guadagno “unitario” (X1) – e il simbolo è modificato dal segno di diamante sottolineato che indica le uscite a collettore aperto.
Cablaggio dell’uscita a collettore aperto su plc
Un collettore aperto è un tipo comune di uscita che si trova su molti circuiti integrati (IC), che si comporta come un interruttore che è collegato a terra o scollegato. Invece di emettere un segnale di una specifica tensione o corrente, il segnale di uscita è applicato alla base di un transistor NPN interno il cui collettore è esternalizzato (aperto) su un pin del CI. L’emettitore del transistor è collegato internamente al pin di massa.[1] Se il dispositivo di uscita è un MOSFET l’uscita è chiamata open drain e funziona in modo simile.[1]: 488ff Per esempio, il bus I²C e il bus 1-Wire sono basati su questo concetto.
Nell’immagine, la base del transistor è etichettata come “uscita IC”. Questo è un segnale dalla logica interna dell’IC al transistor. Questo segnale controlla la commutazione del transistor. L’uscita esterna è il collettore del transistor; il transistor forma un’interfaccia tra la logica interna del CI e le parti esterne al CI.
L’uscita forma un circuito aperto (scritto anche “hi-Z” per alta impedenza) o una connessione a terra. L’uscita di solito consiste in una resistenza di pull-up esterna, che alza la tensione di uscita quando il transistor è spento. Quando il transistor collegato a questo resistore è acceso, l’uscita è forzata a quasi 0 volt. Le uscite a collettore aperto possono essere utili per la ponderazione analogica, la somma, la limitazione, ecc, ma tali applicazioni non sono discusse qui.
