オープンコレクタのメリット

【初心者向け】オープンコレクタのメリットについて解説します!

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困っている人

デジタル出力にはプッシュプルとオープンコレクタがあるよね。
オープンコレクタのメリットって何?

こんな疑問を解消します。

オープンコレクタ出力は、『NPNトランジスタをスイッチとして用いた出力方式』です。

ICのデジタル出力では、プッシュプルと並んで多用されています。

 
 
そこで今回は、オープンコレクタのメリットについて解説していきます!
 

本記事の内容・ オープンコレクタとは
・ オープンコレクタのメリット
    メリット①:レベルシフトが容易
    メリット②:ワイヤードORが容易
    メリット③:小電力の負荷を直接駆動
・ まとめ
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オープンコレクタ出力とは

電子回路
オープンコレクタ出力は、『NPNトランジスタをスイッチとして用いた出力方式』です。

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もっぷ

デジタル回路の出力でよく使用されており、設計初心者が最初に疑問に思う回路となります。

 
回路構成や動作については、下記の記事で紹介してるため、ぜひご覧ください。
 
関連記事 【初心者向け】オープンコレクタ出力について解説します!
 

オープンコレクタのメリット

メリット
オープンコレクタのメリットは、以下の3点となります。

オープンコレクタのメリット

1.レベルシフトが容易

2.ワイヤードORが容易

3.小電力の負荷を直接駆動できる

 
では、1つずつ説明していきます。
 

メリット①:レベルシフトが容易

オープンコレクタのレベルシフト

電源電圧が異なるICで入出力を行う場合、信号レベルの変換(レベルシフト)が必要です。

通常、電源電圧より高い電圧が入力されると、ICは故障してしまいます。

 
 
上図のように、5V系IC/3.3V系ICを例に考えてみましょう。

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今回の例だと、5V系IC⇒3.3V系ICに信号出力する場合が該当します。

 
5V系IC⇒3.3V系ICに信号出力する際、オープンコレクタだと外部電源を3.3Vにするだけでレベルシフト可能です。

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プッシュプルの場合、ICの電源電圧をそのまま出力してしまうため、レベルシフトには別途工夫が必要です。

 

メリット②:ワイヤードORが容易

オープンコレクタのワイヤードOR

ワイヤードORは、複数のIC出力を接続してORロジック(負論理)を構成する手法です。

プッシュプルの場合だと、ICの出力間でショートしてしまいます。

 
 
しかし、オープンコレクタの場合はIC-A:Hi出力、IC-B:Lo出力の場合でも、IC-A⇒IC-Bに電流が流れないため、ICの出力間でショートしません。

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そのため、複数のICから同じICに出力する場合はオープンコレクタを使用します。

 

メリット③:小電力の負荷を直接駆動できる

オープンコレクタを利用した小電力負荷の駆動

一般的にプッシュプル出力よりも大きな電流を流せるため、『外部電源の電圧』や『プルアップ抵抗の定数』の変更により、流れる電流値を調整できます。

そのため、小電力の負荷ならば容易に直接駆動可能です。

小電力の負荷としては、LEDやリレー、ソレノイドなどが挙げられます。

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外部電源や素子の変更だけで、容易にLEDなどを点灯できるのは便利です。

 

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オープンコレクタのメリットまとめ

まとめ
いかがでしたでしょうか。

電子回路設計者にとって『オープンコレクタ』は必須の知識です。

オープンコレクタのメリットを理解し、うまく活用しましょう。

この記事が、皆様のお役に立てば幸いです。

\クランプ回路・ブートストラップ回路など/

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