Ein Kabel oder Stromkreis ist so etwas wie die Schnur, die sie in Bussen und Zügen verwendeten, um dem Fahrer zu sagen, dass er bremsen und anhalten soll.

Die Schnur ist eine gemeinsame Signalleitung, die einfach dort hängt, bis jemand beschließt, daran zu ziehen.

In einer Schaltung ist eine verdrahtete oder Verbindung eine Signalleitung, die von einem Pull-up gehalten wird, an dem ein oder mehrere Open-Drain- oder Open-Collector-Gatter angebracht sind. Jedes Gate kann nur die Spannung auf dieser Signalleitung nach unten ziehen.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Sie können aus dem Obigen ersehen, dass der Ausgang "Signal" niedrig ist, wenn einer der Schalter geschlossen ist.

Das ist:

SIGNAL ist niedrig, wenn SW1 geschlossen ist ODER SW2 geschlossen ist ODER SW3 geschlossen ist.

Warum wir Open-Drain-Treiber brauchen

Da die Oberseiten dieser Schalter miteinander kurzgeschlossen sind, müssen die Gate-Ausgänge auch miteinander kurzgeschlossen werden, wenn Sie Gates verwenden, um diese Leitung anzusteuern.

Wenn die Ausgänge sowohl Strom liefern als auch senken könnten, würden Sie die Bedingungen schaffen, bei denen ein Gate versucht, gleichzeitig zu drücken, während ein anderes versucht, zu ziehen. Dies würde zu einem großen Zerstörungsstrom in beiden Gates führen.

Daher verwenden wir für diese Funktion Open-Drain- oder Open-Collector-Gates.

Was nützt es?

Jetzt fragen Sie sich vielleicht, wann wir so etwas tun würden.

Das Schöne an der verdrahteten oder-Schaltung ist, dass Sie im Gegensatz zu einer integrierten Logikschaltung nicht im Voraus wissen müssen, wie viele Geräte an der ODER-Funktion teilnehmen werden. Genauso wie bei der Busschnur, wo beliebig viele Fahrgäste daran ziehen können, können an der Oder-Linie theoretisch beliebig viele Schranken angebracht werden.

Ein gutes Beispiel dafür ist der I2C- Kommunikationsbus, mit dem Sie eine unbestimmte Anzahl von Slave-Geräten an ein einziges Master-Gerät anschließen können.

Warum sind also nicht alle Gates Open-Drain?

Vielleicht stellen Sie sich diese Frage, und sie ist berechtigt.

Der größte Nachteil bei kabelgebundenen oder Verbindungen ist das Hochziehen.

1. Da es sich nicht um eine aktive Stromquelle handelt, steigt die Spannung auf der Leitung beim Freigeben der Leitung langsamer an, was durch die parasitäre Kapazität der Signalleitung vorgegeben ist. Das heißt, es gibt eine Obergrenze dafür, wie schnell Sie Übergänge auf dieser Linie passieren können.

2. Da die Leitung eine höhere Ruheimpedanz hat, ist sie viel störanfälliger als eine aktiv angesteuerte Leitung.

Zusätzlich können andere Gate-Interferenzen auftreten, insbesondere bei Open-Drain-Ausgängen, die interne kapazitive Effekte haben.