오픈 컬렉터(Open Collector) & 오픈 드레인(Open Drain)

안녕하세요

오늘은 오픈 컬렉터/오픈 드레인에 대하여 정리해보겠습니다.

 

BJT의 경우 Open collector, MOSFET의 경우 Open-Drain이라고 부릅니다.

개념적으로는 같은 의미라고 보시면 될 것 같습니다.

 

오픈 컬렉터/오픈 드레인은 여러개의 디바이스(장치)를 하나의 연결선으로

양방향 통신할 수 있도록 하는 회로 기술입니다.

또한, 오픈 컬렉터/오픈 드레인의 경우 레벨이 다른 디바이스에서도 Data 전송이 가능하기 때문에

레벨을 바꿀 때 쓰면 유용한 회로입니다.

 

예를 들어 3V를 사용하는 Master가 5V를 사용하는 Slave와 통신이 가능한데

여기서 특징으로 아실만한게 오픈컬렉터는 하나의 Master와 하나의 Slave에서도 사용 가능하지만

여러개의 Master를 Slave에 한방에 붙여서 전원 하나와 저항 하나로 회로를 간단하게 만들 수 있는 장점 또한 가지고 있습니다.

 

보통 회로나 칩에서 출력단이 트랜지스터의 Collector단에서 나오는 경우가 많아 Collector단에 전원이 들어가 있는데

위 회로를 보시면 Collector단에 아무것과 연결되어 있지 않아서

Collector앞에 Open을 붙여주어 오픈컬렉터라고 합니다. (드레인도 개념은 비슷하니 오픈컬렉터로 설명드릴게요)

 

트랜지스터는 주로 스위치 역할을 하는데 거기서 Base가 버튼 역할을 합니다.

즉 Base 버튼을 눌러서 트랜지스터가 On상태가 되면 Collector와 Emitter가 붙고

트랜지스터가 off가 되면 Collector와 Emitter가 떨어지게 되는 것이죠.

 

따라서, 입력으로 High 신호가 들어오면 트랜지스터는 On 상태가 되면서

출력이 그라운드와 연결되기 때문에 Low가 출력됩니다.

반대로 입력으로 Low 신호가 들어오면 트랜지스터는 Off 상태가 되고

출력은 저항값이 높은 Hi-Impidence 상태가 되는데

Hi-Impidence상태는 Low나 High값을 가지지 않는 끊어진 회로를 의미합니다.

 

그래서 달아주는게 바로 풀업저항(Pull-up Resistor)입니다.

위 회로에서 보시다시피 출력에 풀업저항을 달아주면 출력을 High값이 나오도록 해서

트랜지스터가 OFF시에 High를 유지할 수 있도록 도와줍니다.

 

오픈컬렉터의 경우 풀업저항으로 인해 입력이 Low이더라도 High값을 가지고 트랜지스터에 의해 연결이 끊어진 상태가 됩니다. 

이러한 이유때문에 여러개의 디바이스가 연결되어도 신호의 충돌이 생기지 않고 

여러개의 디바이스를 연결하여 양방향 Data 전송이 가능해집니다.

 

이렇게 오픈컬렉터를 사용하지 않는다면 여러개의 디바이스에서 Low 또는 High 신호를 보내주면 쇼트가 발생할 수도 있습니다.

 

 

그래도 오픈컬렉터 회로를 잘사용하면 소자의 동작 전원 전압과 다른 전압을 출력할 수도 있고

여러개의 디바이스를 하나의 연결선으로 양방향 통신도 가능하며

레벨이 다른 디바이스에서도 레벨을 바꿀 때 유용한 회로이기 때문에 좋은 회로 스타일 중 하나라고 볼 수 있을것 같네요

 

 

 

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