오픈컬렉터 로직 동작개념
오픈 컬렉터 논리 게이트는 전원 공급 장치에서 연결을 끊을 수 있는 출력 단자가 있는 디지털 논리 게이트입니다. 오픈 컬렉터 출력은 접지에 연결되거나 열린 상태(연결 해제)로 유지되어 저항기에 의해 출력 전압을 낮게 끌어올 수 있습니다. 오픈 컬렉터 출력은 논리적 "0" 상태를 나타내기 위해 낮은 전압 레벨이 필요한 센서와 같은 다른 디지털 장치와 인터페이스하는 데 사용됩니다.
오픈 컬렉터 로직은 특정 유형의 전자 회로를 나타내는 디지털 전자 용어입니다. 오픈 컬렉터 회로에서는 출력 트랜지스터가 접지에 연결되어 있지 않습니다. 이는 트랜지스터가 켜지면 출력 전압을 낮게 끌어올 수 있지만 높게 끌어올 수는 없음을 의미합니다.
전자공학의 기본 원리는 비교적 간단하지만 응용은 매우 복잡할 수 있습니다. 디지털 전자공학은 디지털 신호를 처리하고 조작하기 위해 전자 부품을 사용하는 것입니다. 이러한 신호는 이진 코드를 구성하는 1과 0으로 생각할 수 있습니다. 이것을 하나로 연결함으로써 우리는 컴퓨터나 다른 디지털 장치가 생산해야 하는 것에 대한 지침 세트를 만들 수 있습니다.
모든 디지털 전자 장치의 핵심은 논리 게이트와 플립플롭이라는 두 가지 주요 구성 요소에 의존합니다. 논리 게이트는 입력 신호를 받아 미리 정해진 규칙에 따라 출력 신호를 생성합니다. AND 게이트는 입력이 모두 1인 경우에만 1을 출력합니다. 반면에 NOR 게이트는 입력이 모두 1이 아니면 1을 출력합니다. 플립플롭은 메모리에 저장되는 데이터 비트입니다. 플립플롭은 간단한 카운터부터 복잡한 기계까지 무엇이든 만드는 데 사용할 수 있습니다.
오픈 컬렉터 로직
오픈 컬렉터 로직 동작개념
오픈 컬렉터 로직에서 출력은 접지에 연결되거나 열린 상태(연결 해제)로 유지됩니다. 출력이 접지에 연결되면 출력 전압은 0V입니다. 출력이 열려 있으면 출력 전압은 전원 전압과 같습니다.
오픈 컬렉터 논리는 논리 회로 전원 공급 장치 이외의 전압 소스로 전원이 공급되는 장치를 제어해야 하는 응용 분야에 사용됩니다. 예를 들어, 오픈 컬렉터 출력을 사용하여 AC 라인 전압으로 전력을 공급받는 장치를 제어할 수 있습니다.
오픈 컬렉터 로직의 가장 큰 장점은 서로 다른 전원 공급 장치를 가진 두 회로를 인터페이스하는 데 사용할 수 있다는 것입니다. 오픈 컬렉터 로직의 단점은 둘 이상의 부하를 구동하는 데 사용할 수 없으며 과도한 전류로 인한 트랜지스터 손상을 방지하기 위해 특별한 주의를 기울여야 한다는 것입니다.
오픈 컬렉터 로직의 작동
디지털 전자 장치에서 신호의 두 가지 전압 상태는 0과 1로 표시됩니다. 숫자 10은 이진수 형태로 1010으로 표현될 수 있습니다. 디지털 회로는 일련의 개별 전압을 사용하는 전자 장치입니다. 디지털 회로는 논리 게이트로 구성되며, 해당 연산을 기반으로 입력 및 출력에 대해 부울 논리 연산을 수행합니다.
부울 대수학은 이진 코드를 사용하여 논리적 관계를 나타내는 수학 시스템입니다. 이는 거의 모든 디지털 회로에 사용되며 이를 설계하고 분석하는 데 중요한 역할을 합니다. 논리 게이트는 입력에 부울 논리 연산이 있고 해당 연산을 기반으로 출력을 생성하는 디지털 회로입니다. 가장 일반적인 유형의 논리 게이트는 AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR 및 XNOR입니다. 진리표는 가능한 모든 입력 조합에 대한 디지털 회로의 출력을 보여주는 차트입니다. 진리표는 디지털 회로를 설계하고 분석하는 데 자주 사용됩니다.
오픈 컬렉터 장치의 응용
오픈 컬렉터 장치는 회로의 출력 전압을 낮게 끌어올 수 있기 때문에 논리 회로에 자주 사용됩니다. 이는 단일 오픈 컬렉터 장치에 의해 모두 로우로 풀링되는 여러 출력을 가질 수 있는 회로를 생성할 수 있기 때문에 디지털 전자 장치에 유용합니다. 오픈 컬렉터 장치의 일반적인 응용 분야 중 하나는 TTL 회로입니다.
TTL 회로에서는 BJT(바이폴라 접합 트랜지스터)가 활성 요소입니다. TTL 회로에 전원이 공급되면 BJT의 컬렉터-베이스 접합이 순방향 바이어스되고 트랜지스터가 켜집니다. 이는 컬렉터에서 이미터로 전류를 허용하고 컬렉터의 전압 강하를 이미터의 전압보다 1V 미만으로 떨어뜨립니다. 그런 다음 트랜지스터는 전류 흐름을 차단하고 콜렉터의 전압을 이미 터의 전압까지 끌어당기는 콜렉터-베이스 접합을 역방향 바이어스하여 꺼집니다. 오픈 컬렉터 TTL 장치는 여러 출력과 하나의 입력이 필요할 때 사용됩니다.
예를 들어 AND 게이트에는 두 개의 입력과 하나의 출력이 있을 수 있습니다. 두 입력이 모두 높으면 출력도 높아집니다. 그러나 입력 중 하나가 로우이면 장치는 출력을 로우로 끌어옵니다. 이는 단일 장치로도 여러 입력을 함께 읽을 수 있음을 의미합니다.
오픈 컬렉터 로직은 출력 신호가 오픈 드레인인 로직 유형입니다. 이는 출력이 전류를 싱크할 수 있지만 전류를 소스할 수는 없음을 의미합니다. 오픈 컬렉터 로직은 여러 장치가 공통 신호 라인을 공유해야 하는 상황에서 자주 사용됩니다.
- 향상된 시스템 성능
- 더 낮은 정전용량
- 교차 고장 위험 없이 더 큰 부하를 컬렉터에 연결할 수 있습니다.
- 오픈 컬렉터 출력은 전자기 간섭에 상대적으로 둔감합니다.
여러 오픈 컬렉터 출력을 함께 연결하여 논리 OR 기능을 생성할 수 있습니다. 예를 들어 두 개의 입력이 있는 OR 기능이 필요한 경우 이 출력 중 하나를 A에 연결하고 다른 하나를 B에 연결할 수 있습니다. 예를 들어 시스템에 더 나은 옵션이 무엇인지 파악하려는 경우 유용할 수 있습니다. A형 모터를 사용할지 B형 모터를 사용할지 여부. AT 메가를 사용하든 3.3V 장치를 사용하든 오픈 컬렉터 출력은 저항을 사용하여 더 높은 전압으로 끌어올릴 수 있습니다.
오픈 드레인 출력은 구동되지 않은 상태에서 높은 임피던스를 가지므로 상태 표시기로 사용하기에 이상적입니다. 오픈 컬렉터 논리의 한 가지 단점은 회로를 끄려면 높은 전압이 필요하다는 것입니다.
오픈 컬렉터 출력은 전류를 공급할 수 없으므로 단일 오픈 컬렉터 출력에서 두 개 이상의 부하를 구동할 수 없습니다. 장치의 최대 전압 출력은 구동 장치의 VOH(Voltage of High)에 의해 제한됩니다. 예를 들어 오픈 컬렉터가 5V 장치로 구동되는 경우 부하에 인가할 수 있는 최대 전압은 5V입니다.
장점
오픈 컬렉터 로직의 가장 큰 장점은 다른 디지털 장치와 쉽게 인터페이스할 수 있다는 것입니다. 또한 오픈 컬렉터 설계는 다른 디지털 설계만큼 누화나 잡음을 겪지 않습니다. 그러나 오픈 컬렉터 로직의 단점은 다른 디지털 로직 설계만큼 빠르지 않다는 것입니다.
오픈 컬렉터는 표준 출력만큼 많은 전류를 싱크할 수 없는 일부 집적 회로(IC)에서 볼 수 있는 출력 유형입니다. 오픈 컬렉터를 입력으로 사용할 경우 스위치와 동일한 결과를 제공합니다. ON 또는 OFF가 될 수 있습니다. 오픈 컬렉터 출력 사용의 장점은 다른 오픈 컬렉터 작업에 연결하여 와이어 OR 연결을 생성할 수 있다는 것입니다.
오픈 컬렉터 로직의 주요 장점은 다음과 같습니다.
- 여러 출력 사이에 와이어 또는 연결을 만드는 데 사용할 수 있습니다.
- 오픈 컬렉터 출력은 표준 출력보다 더 많은 전류를 싱크할 수 있으므로 LED 및 기타 저전류 장치를 구동하는 데 이상적입니다.
- 오픈 컬렉터 로직은 출력과 접지 사이의 내부 연결이 부족하여 생성되는 EMI의 양이 줄어들기 때문에 전기 간섭(EMI)이 문제가 되는 애플리케이션에 자주 사용됩니다.
단점
오픈 컬렉터 논리를 사용할 때 주요 단점 중 하나는 경합 가능성이 있다는 것입니다. 이는 두 개 이상의 장치가 동시에 출력을 낮추려고 할 때 발생합니다. 이를 방지하려면 적절한 디자인과 레이아웃 기술을 사용해야 합니다. 또 다른 단점은 오픈 컬렉터 출력이 전류를 싱크할 수만 있고 소싱할 수는 없다는 것입니다. 이는 높은 수준의 신호를 구동해야 하는 경우 외부 풀업 저항을 사용해야 함을 의미합니다.