오픈 드레인과 푸시풀 출력의 차이점 정리
둘 다 디지털 신호를 내보내는 출력단이지만, H를 내는 방식이 다릅니다. 푸시풀 출력은 전원 쪽 pMOS와 그라운드 쪽 nMOS를 조합해 H와 L을 모두 트랜지스터로 능동적으로 출력하므로 빠르고, 정지해 있는 동안에는 전류도 거의 흐르지 않습니다. 오픈 드레인 출력은 그라운드 쪽 nMOS만 가지고 있어 L은 끌어내리지만, H는 출력을 분리하고 풀업 저항으로 끌어올립니다. 상승은 느려지지만 여러 출력을 한 선에 연결할 수 있고(와이어드 AND), 풀업 전압도 선택할 수 있어 I2C나 인터럽트 선에 쓰입니다.
| 비교 항목 | 푸시풀 출력 | 오픈 드레인 출력 |
|---|---|---|
| 출력단 구성 | 전원 쪽 pMOS와 그라운드 쪽 nMOS 2개(CMOS 인버터와 같은 형태) | 그라운드 쪽 nMOS만 있음. 드레인이 단자로 나와 있고 전원 쪽에는 아무것도 없음 |
| H를 내는 방식 | pMOS가 켜져 단자를 전원에 연결합니다 | nMOS를 꺼서 단자를 분리하고(하이 임피던스), 외부 풀업 저항으로 끌어올립니다 |
| L을 내는 방식 | nMOS가 켜져 단자를 그라운드에 연결합니다 | nMOS가 켜져 단자를 그라운드에 연결합니다(동일) |
| 상승 속도 | 빠름. pMOS로 충전합니다 | 느림. 풀업 저항 R과 선의 용량 C의 시정수 RC로 결정됩니다(예: 4.7 kΩ와 100 pF에서 약 0.47 µs) |
| 하강 속도 | 빠름. nMOS로 방전합니다 | 빠름. nMOS로 방전합니다 |
| 여러 출력을 한 선에 연결 | 불가. H와 L이 충돌하면 전원에서 그라운드로 큰 전류가 흐릅니다 | 가능. 하나라도 L을 내면 선이 L이 됩니다(와이어드 AND) |
| 전압이 다른 회로와의 연결 | H 전압은 자신의 전원 전압으로 결정됩니다. 전압이 다른 회로에는 레벨 시프터가 필요합니다 | H 전압은 풀업 대상 전압으로 결정되므로, 단자 내압 범위 안에서 상대 전압에 맞출 수 있습니다 |
| 소비 전류 | 정지해 있는 동안에는 거의 흐르지 않음(누설 전류뿐). 전환할 때 충방전 전류가 흐릅니다 | L을 내는 동안 풀업 저항에 전류가 계속 흐릅니다(3.3 V와 4.7 kΩ에서 약 0.7 mA) |
| 속도 기준 | 수십 MHz 이상도 가능 | 풀업 저항과 용량으로 제한됩니다. I2C에서는 100 kHz, 400 kHz, 1 MHz 등 |
| 주요 용도 | SPI나 UART 신호, 클록, 일반 GPIO, 메모리 버스 등 빠른 신호 | I2C나 SMBus, 여러 부품이 공유하는 인터럽트나 리셋 선, 전압이 다른 회로와의 연결, LED 구동 |
수치는 대략적인 자릿수 기준이며, 공정 세대와 제품에 따라 달라져요.