Was bedeutet ‘offener Abfluß = Open Drain’?
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Alec_Schmidt Applications Engineer
Wenn Sie gerade erst mit Elektronik anfangen, werden Sie vielleicht schon früh auf diesen Begriff “offener Abfluß = Open Drain” gestoßen sein. In Integrierten Schaltungen (IC’s) ist es sehr üblich, daß die Ausgangspins als "offener Abfluß = Open Drain“ bezeichnet werden. In einem Datenblatt für einen IC wird dies entweder für einen Ausgangspin angegeben oder es wird ein Funktionsschaltplan gezeigt, bei dem der Ausgangsstift intern mit dem ansonsten “offenen Abfluß = Open Drain” eines n-Kanal-Feld-Effekt-Transistors (FET) verbunden ist.
Open-Drain-Ausgänge benötigen einen Pull-up-Widerstand (R in der obigen Abbildung), damit der Ausgang ordnungsgemäß “Output Normally High” sein kann. Der Pull-up-Widerstand wird zwischen dem Ausgangspin und der Ausgangsspannung (Vcc in der obigen Abbildung) angeschlossen, die für einen High-Zustand erforderlich ist. Wenn der interne N-FET des ICs ausgeschaltet ist, “zieht” R den Ausgangspin auf Vcc hoch und zu diesem Zeitpunkt sollte nur ein sehr geringer “Leckstrom” durch den N-FET fließen. Wenn der interne N-FET des ICs eingeschaltet ist, “zieht” er den Ausgangspin fast auf GND (Ground = Masse) und der Stromfluß wird durch das Ohm’sche Gesetz bestimmt (I = Vcc/R ).
Der Wert von R sollte groß genug sein, um den Strom ausreichend zu begrenzen, sodaß der Ausgangs-N-FET nicht beschädigt wird (siehe IC-Datenblatt), aber nicht so groß, daß er nicht viel kleiner ist (in der Regel um Größenordnungen kleiner) als die Kombination anderer Impedanzen, die an denselben Ausgangspin angeschlossen sind (in der Regel einfach “high Impedance” genannt). In ähnlicher Weise muß Vcc innerhalb der im Datenblatt angegebenen Spannungswerte für den Ausgangspin liegen.
Hallo Alec,
Guten Tag.
Ich bin etwas verwirrt in Bezug auf den Open-Collector/Open-Drain-Ausgangspin.
Ich verstehe, daß so:
wenn der interne Transistor EIN ist, wäre der Ausgang LOW(0).
wenn der interne Transistor AUS ist, der Ausgang HIGH(1) ist.
Aber was soll mein Programm in das Port-Bit schreiben?
Um einen LOW(0)-Ausgang zu erhalten, sollte ich den Wert des Bits im “Code” auf 0 setzen oder sollte ich seinen Wert auf 1 setzen. Ich meine, ist es so, daß wir das Komplement des gewünschten Ausgangswerts schreiben müssen; 1, um 0 zu erhalten und 0, um 1 zu erhalten?
Vielen Dank und viele Grüße.
Alec_Schmidt Applications Engineer
Hallo hitx11,
Ihre Frage ist spezifisch für den von Ihnen verwendeten IC. Wie lautet die Teilenummer des ICs, von dem Sie sprechen?
Wenn Sie die Antwort nicht in der Dokumentation für das von Ihnen verwendete Bauteil finden, können Sie die Antwort ganz einfach ermitteln, indem Sie versuchen, jeden Wert in das “Port-Bit” des Ausgangspins zu schreiben, den Sie umzuschalten versuchen, und den Ausgangszustand des Pins mit einem Voltmeter messen. Denken Sie daran, daß Sie einen Pull-up-Widerstand benötigen, der korrekt an den fraglichen Ausgang angeschlossen ist, wie im ursprünglichen Beitrag erläutert.
hitx11
Hier ist noch eine gute Erklärung:
Ein Open-Drain- oder Open-Collector-Ausgangs-Pin wird von einem einzelnen Transistor angesteuert, der den Pin auf nur eine Spannung zieht (im Allgemeinen auf Masse). Wenn das Ausgangsgerät ausgeschaltet ist, bleibt der Stift/Pin schwebend, d.h. offen oder hi-z (Hoch-Ohmig). Ein gängiges Beispiel ist ein n-Kanal-Transistor, der das Signal an Masse zieht, wenn der Transistor eingeschaltet ist, oder es offen läßt, wenn der Transistor ausgeschaltet ist.
Open-Drain bezieht sich auf eine solche Schaltung in FET-Technologie, da der Drain-Anschluß des Transistors mit dem Ausgang verbunden ist; Open-Collector bedeutet, daß der Kollektor eines bipolaren Transistors diese Funktion ausübt.
Wenn der Transistor ausgeschaltet ist, kann das Signal von einem anderen Gerät angesteuert oder durch einen Widerstand nach oben oder unten gezogen werden. Der Widerstand verhindert einen undefinierten, also sogenannten schwebenden Zustand.
Siehe hierzu:
https://www.maximintegrated.com/en/glossary/definitions.mvp/term/Open-drain/gpk/1174