什麼是開汲極(Open-drain)

只將輸出電晶體的汲極拉出到端子,僅主動輸出 L 位準的方式。H 位準由外接的上拉電阻產生,因此可將多個輸出接到同一條線,或與電源電壓不同的電路連接。用於 I2C 匯流排等。

日文名稱: オープンドレイン

「開汲極(Open-drain)」出現在4領域的6道練習題中(嵌入式與韌體, 邏輯電路, 規格書的閱讀方法等)。

這個名詞所屬的領域: 規格書的閱讀方法

練習開汲極(Open-drain)的題目

將多個開汲極輸出的電路接到有上拉電阻的1條訊號線上時,下列哪一項動作正確?

  1. A輸出之間會衝突而必定損壞
  2. B只要有任何1個輸出0,線路就變成0,作為線與(wired-AND)運作
  3. C只要有任何1個輸出1,線路就變成1
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正確答案:B. 只要有任何1個輸出0,線路就變成0,作為線與(wired-AND)運作

開汲極輸出只有以電晶體將線路拉到接地,或切離線路這兩種狀態,1是由上拉電阻產生。只要有任何1個輸出0,線路就為0,只有全部都切離時才為1,作為線與(wired-AND)運作,即使輸出之間衝突也不會損壞。用於I²C匯流排、中斷線,以及不同電源電壓的電路之間的位準轉換。由於上升時間取決於上拉電阻與佈線電容,因此會變慢。

將開汲極輸出的上拉電阻值調小時,下列變化何者正確?

  1. A上升變慢,但輸出L時流過的電流減少,功耗降低
  2. B上升變快,但輸出L時流過的電流增加,VOL也容易升高
  3. CH位準的電壓會高於上拉所接的電源電壓,容易超過接收端輸入的額定值
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正確答案:B. 上升變快,但輸出L時流過的電流增加,VOL也容易升高

開汲極輸出的H位準,是在輸出電晶體關閉時由上拉電阻將訊號線拉高而形成。上升的速度由電阻與佈線電容的時間常數決定,例如10 kΩ與100 pF時為1 µs。電阻調小會變快,但輸出L時電流會從電源經電阻流入,3.3 V與1 kΩ時為3.3 mA。此電流若超過規格書的IOL條件,VOL就無法落在規定值內,因此要選擇同時滿足兩者的數值。

解析中的「開汲極(Open-drain)」

出現「開汲極(Open-drain)」的題目(6題)

  1. 將多個開汲極輸出的電路接到有上拉電阻的1條訊號線上時,下列哪一項動作正確?
  2. 將開汲極輸出的上拉電阻值調小時,下列變化何者正確?
  3. 下列哪一項是比較器的正確功能?
  4. 使用微控制器的GPIO(通用輸入輸出)腳位時,首先必須設定的是下列何者?
  5. 關於I2C通訊的特徵,下列何者正確?
  6. 比較UART、SPI、I2C的說明,下列何者正確?

相關名詞

上拉電阻(Pull-up resistor) I2C 中斷 時間常數 比較器 運算放大器 負回授 抖動(Jitter) 微控制器 GPIO(通用輸入輸出)

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