何為集電極開(kāi)路電路？

集電極開(kāi)路就像是一個(gè)開(kāi)關(guān)，其一端連接電源或接地。集電極開(kāi)路電路常用在集成電路的輸出，其輸出可以根據(jù)使用的晶體管類(lèi)型（NPN型或PNP型）為外圍提供灌電流和拉電流能力。

由于NPN和PNP三極管的特性，我們只需控制三極管基極就可以令集電極和發(fā)射極導(dǎo)通，用NPN三極管可以做成具有灌電流能力的集電極開(kāi)路電路，PNP三極管可以做成具有拉電流能力的集電極開(kāi)路電路。圖中為兩種輸出類(lèi)型的電路結(jié)構(gòu)。

對(duì)于使用NPN三極管組成的具有灌電流能力的集電極開(kāi)路電路，利用三極管的特性，當(dāng)三極管導(dǎo)通時(shí)，三極管的集電極會(huì)呈現(xiàn)出連接到地的狀態(tài)，此時(shí)外部的電流可以流經(jīng)三極管到地。當(dāng)三極管關(guān)斷時(shí)，三極管的集電極呈現(xiàn)高阻態(tài)，此時(shí)電流不能流經(jīng)此處，在集電極上電壓等于外部電壓。當(dāng)三極管基極IBE=2mA時(shí)，若三極管的放大倍數(shù)為50倍時(shí)，流經(jīng)集電極的最大電流為ICE=50*IBE=100mA。意味著外部向集電極電路中灌入的電流能達(dá)到100mA。

對(duì)于使用PNP三極管組成的具有拉電流能力的集電極開(kāi)路電路，利用三極管的特性，我們可以改變基極電流IEB的電流大小來(lái)控制集電極開(kāi)路電路的輸出能力，由于此時(shí)的基極電壓只要和輸出電壓存在0.7V壓差，就會(huì)導(dǎo)致三極管無(wú)法關(guān)斷，通常對(duì)于基極需要增加一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路。而NPN三極管組成的具有灌電流能力的集電極開(kāi)路電路就是一個(gè)很好的驅(qū)動(dòng)電路，將灌電流集電極開(kāi)路電路的輸出與拉電流集電極開(kāi)路電路的輸入連接，就能保證PNP三極管能夠完全關(guān)斷，其電路如下圖所示。

當(dāng)PNP三極管導(dǎo)通時(shí)，PNP三極管的發(fā)射極會(huì)呈現(xiàn)出連接到電源的狀態(tài)，此時(shí)外部的電流可以流經(jīng)PNP三極管到外部負(fù)載。當(dāng)PNP三極管呈現(xiàn)關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，其集電極呈現(xiàn)出浮空狀態(tài)，一般需要增加下拉電阻來(lái)保持輸出的低電平狀態(tài)。

集電極開(kāi)路電路的應(yīng)用場(chǎng)景

推挽電路：在集成電路中常見(jiàn)的推挽輸出就是由拉電流集電極開(kāi)路電路和灌電流集電極開(kāi)路電路短接輸出組成的，這個(gè)電路可以輸出輸入很大的電流，無(wú)需外部器件就能保持輸出的電平穩(wěn)定。這個(gè)電路還常用于圖騰柱驅(qū)動(dòng)。

邏輯門(mén)電路：集電極開(kāi)路電路本身就是一個(gè)非門(mén)電路，通過(guò)將多個(gè)非門(mén)組合就能組成與或門(mén)電路。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)：集電極開(kāi)路電路由于其很高的電流放大能力，可以用于一些電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。

電壓比較器輸出：對(duì)于電壓比較器為了保證輸出的狀態(tài)穩(wěn)定，通常在運(yùn)放的輸出后加集電極開(kāi)路電路來(lái)作為輸出。

集電極開(kāi)路電路的優(yōu)缺點(diǎn)

1.優(yōu)點(diǎn)

（1）集電極開(kāi)路電路很容易與其他數(shù)字設(shè)備連接。

（2）集電極開(kāi)路電路可用于在多個(gè)輸出之間創(chuàng)建線或連接。

（3）集電極開(kāi)路輸出可以吸收比標(biāo)準(zhǔn)輸出更多的電流，使其成為驅(qū)動(dòng) LED 和其他低電流設(shè)備的理想選擇。

（4）集電極開(kāi)路設(shè)計(jì)也不會(huì)像其他數(shù)字設(shè)計(jì)那樣受到串?dāng)_或噪聲的影響。

2.缺點(diǎn)

（1）集電極開(kāi)路電路的開(kāi)關(guān)邏輯速度相對(duì)較慢。

（2）NPN型集電極開(kāi)路電路只能用作灌電流，要保持輸出為高電平需要在外部增加上拉電阻，PNP型集電極開(kāi)路電路只能用作拉電流，要保持輸出為低電平需要在外部增加下拉電阻。