Open collector: differenze tra le versioni

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==Funzionamento==

Nella figura sopra, la base del transistor è chiamata “IC Output”, cioè uscita del [[circuito integrato]]. Questa è un'uscita interna proveniente dal circuito logico interno. Dal punto di vista del transistor questo è l'ingresso che controlla la sua commutazione. L'uscita esterna viene presa sul collettore del transistor e quest'ultimo agisce come interfaccia tra l'IC interno e la circuiteria esterna.

L'uscita essenzialmente lavora o come un circuito aperto, cioè connesso a nulla, o come connesso a massa. Solitamente all'uscita si trova una resistenza di [[Resistenza pull-up|pull-up]] che fa salire la tensione d'uscita quando il transistor viene spento. Quando il transistor connesso a questa resistenza viene acceso, l'uscita va al valore 0, essendo connessa a massa. Le uscite dei circuiti open-collector sono molto utili nelle operazioni analogiche matematiche.

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==Applicazioni dei dispositivi open-collector==

Poiché le resistenze di pull-up non necessitano di connessione all'alimentazione interna, all'uscita può essere usata una qualunque tensione entro i limiti di sicurezza del dispositivo. I circuiti open-collector sonopermettono pertanto usati perdi interfacciare famiglie di dispositivi che hanno differenti valori di tensione di funzionamento e possono sopportare tensioni superiori a quelle di alimentazione. Questi dispositivi sono comunemente usati per pilotare altri dispositivi come i tubi [[Nixie]] e il [[Display fluorescente a vuoto]], che richiedono alte tensioni di alimentazione rispetto alla tensione nominale di 5 volt.

Un altro vantaggio è il fatto che le uscite di più dispositivi open-collector possono essere connesse a una singola linea elettrica. Se tuttitutte glile outputuscite connessiconnesse alla linea sonosi adtrovano nello stato di alta impedenza (cioè tutti i transistor di uscita sono spenti), la resistenza esterna di pull-up mantiene l'uscitala linea al livello logico alto (livello 1). Se unaanche osolo piùuna delle uscite sonosi trova invece al livello logico basso (livello 0), l'uscitala linea risulta èdunque connessa a massa e nella resistenza di pull-up o nel carico scorre corrente. Si dice quindi che le uscite open-collector implementano la porta AND cablata (wired logic AND).

Un'altraQuesto applicazionetipo di collegamento si presta a diversi utilizzi. I dispositivi dell'open-collector èsono, lainfatti, connessionespesso diutilizzati diversiper collegare più dispositivi ala bus.un'unica {{Chiarire|Questolinea permettedi interrupt o a un bus condiviso, come quello I²C; in effetti, l'open-collector permette ad ogni singolo dispositivo connesso al bus condiviso di pilotare il bus stesso, senza interferenzerischiare provenientiche dale uscite inattive degli altri dispositivi, infattipossano seinterferire con il segnale logico basso presentato dal dispositivo pilotante stesso. Se, in un caso del genere, non si utilizzassero dispositivi open-collector non(che, stanormalmente, funzionandopresentano un'uscita logica a livello logico alto), le uscite degli altridei dispositivi in quel momento inattivi avrebberointerferirebbero potutocol portaresegnale ladi tensioneuscita a livello basso del busdispositivo alpilotante cercando di mantenere il livello del bus alto, causando cosìdunque un'uscitauno stato logico finale imprevedibile.}}

Tramite la connessione delle uscite di più open-collector assieme, il nodo comune forma le cosiddette porte “AND cablato” (in logica positiva) o “OR cablato” (in logica negativa). Una porta AND cablata in logica positiva si comporta come la normale funzione booleana AND di due (o più) porte, pertanto l'uscita è allo stato logico 1 [[se e solo se]] tutti gli ingressi sono a livello logico 1; eddiversamente l'uscita è 0allo altrimentistato logico 0. Una porta OR cablata in logica negativa si comporta anch'essa come una normale OR in logica negativa: l'uscita è bassa se euno soloqualsiasi sedegli ogni ingressoingressi è basso.

I dispositivi [[SCSI]]-1 usano un open-collector per i segnali elettrici.<ref>{{Cita web| titolo=Overview of SCSI Standards & Cables| url=http://www.scsita.org/terms/SCSI_Overview.html| urlmorto=sì| urlarchivio=https://web.archive.org/web/20081210084819/http://www.scsita.org/terms/SCSI_Overview.html| dataarchivio=10 dicembre 2008}} 081214 scsita.org</ref> SCSI-2 and SCSI-3 possono usare il [[EIA-485]].

Un problema degli open-collector riguarda il consumo di energia, essipoiché infattila tendonoresistenza adi richiederepull-up elevatidissipa valoripotenza diogniqualvolta correntel'uscita si minimatrova peral unlivello correttologico funzionamentobasso; inoltre, anche nel caso in cui sianosi trovino nello stato 'off' spesso, sono spesso caratterizzati da qualche nano amperenanoampere di corrente di dispersione (la quantità esatta varia ain secondafunzione della temperatura).

[[Image:Logic bus example - with pull-up resistor.png|right|frame|Circuiti active-low wired-OR / active-high wired-AND che usano porte open-drain.]]

==MOSFET==

La controparte [[MOSFET]] dell'open-collector è la connessione open-drain. Le uscite open-drain possono risultare utili, come l'open-collector, nelle implementazioni tramite [[elettronica analogica]] di operazioni matematiche. Un terminale di drain aperto viene connesso a massa quando un valore di tensione alto (livello 1) viene applicato al gate, presenta un'alta impedenza quando viene invece applicato al gate un basso valore di tensione (livello 0). L'alta impedenza rende l'uscita flottante (floating), ovvero a una tensione non definita (floating), quindi questo dispositivo necessita di una resistenza di pull-up esterna connessa all'alimentazione positiva (livello 1) per garantire il livello logico 1 all'uscita.

I dispositivi microelettronici che usano segnali a drain aperto, come i microcontrollori, possono presentare una resistenza “interna” di leggero pull-up (weak pull-up) per connettere il terminale in questione con l'alimentazione positiva, come la V_dd, del dispositivo. Questa resistenza di weak pull-up, dell'ordine dei 100 kΩ e fa in modo che il valore della tensione in uscita non sia flottante. Resistenze esterne di pull-up, dell'ordine di 3 kΩ, sono in grado di ridurre il tempo di salita di un segnale, come nel caso di [[I²C]], e di minimizzare il rumore, come sui sistemi dei reset degli ingressi. In molti dispositivi le resistenze di pull-up interne possono essere disabilitate qualora si usassero resistenze esterne o semplicemente non fossero necessarie.

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* {{Cita web | titolo=Chapter 4: Circuits | sito=Honeywell Solid State Technical Documentation (broken link) | url=http://content.honeywell.com/sensing/prodinfo/solidstate/technical/mr_chapter4.pdf | urlmorto=sì | urlarchivio=https://web.archive.org/web/20070930043807/http://content.honeywell.com/sensing/prodinfo/solidstate/technical/mr_chapter4.pdf | dataarchivio=30 settembre 2007 }}

* {{Cita libro | nome=Paul | cognome=Horowitz | coautori=Winfield Hill | titolo=The Art of Electronics | url=https://archive.org/details/artofelectronics0000horo | editore=Cambridge University Press |anno=1989 |edizione=Second Edition }}

* {{cita web|url=http://www.wisc-online.com/objects/index_tj.asp?objID=DIG3203|titolo=The Open-Collector Logic Device|autore=Terry Bartelt}}

{{Portale|Elettronica|elettrotecnica}}