比較器與混合訊號元件
開汲極輸出(open-drain output)
開汲極輸出是只會一招的輸出:它能把接腳拉低到接地,卻無法把它推高。想像一個人只會打開排水閥讓水流出水槽,從不會把水打進去——水槽要靠別的東西餵才會滿。接腳的電晶體在動作時把它接到接地,否則就乾脆放手,讓接腳浮著。要得到高,你得外加一顆上拉電阻接到你想要的電壓。
內部,這個輸出只是單顆電晶體——N 通道 MOSFET(開汲極)或 NPN 電晶體(較老的開集極)——它的汲極或集極就是接腳,源極或射極接到接地。把電晶體導通,就把接腳短路到接地:紮實的低。把它關掉,接腳內部什麼都沒接;上拉電阻便靜靜把它抬到電源:高。因為晶片從不主動驅動高,身為設計者的你,藉著選擇上拉電阻接到哪條電源軌,來決定高的電壓。這正是開汲極成為「跨電壓域介接」與「建立某些共用匯流排」的自然方式的原因。
這種輸出風格買到三樣普通推挽(push-pull)輸出做不到的事:一個由你自己設定的高電壓(對準位轉換很方便)、驅動回到較高電壓的小負載或 LED 的能力、以及讓許多輸出共用一條線的線或(wired-OR)連接。誠實的代價是速度與功耗:上拉電阻與導線電容形成一個 RC,拖慢上升邊緣;而當輸出為低時,會持續透過電阻浪費電流。I2C、中斷線、重置線都因這些理由採用開汲極,以速度的代價換取它所促成的共用。
LM393 比較器有開汲極輸出。從它的接腳接一顆 10 kΩ 電阻到 3.3 V,它就讀作乾淨的 3.3 V 邏輯訊號;把同一接腳的電阻改接到 5 V,同一顆晶片現在就輸出 5 V 邏輯——高電壓從來不是晶片選的,是你選的。
只會下拉;上拉電阻設定你要的高。
沒有上拉電阻的開汲極接腳永遠不會變高——它會浮接,整條線讀起來是隨機雜訊。上拉電阻不是可選項,它是輸出的另一半。
又称
另见