Qué es un drenaje abierto : Configuración y su funcionamiento

Un pin de salida de drenaje abierto o colector abierto es simplemente un transistor que está conectado a tierra. Cuando aplicamos una entrada alta en la puerta, el drenaje y la fuente están en cortocircuito. Cuando aplicamos una entrada baja en la puerta, el drenaje y la fuente se desconectan. Para simplificar, el drenaje abierto es como un interruptor que se conecta o desconecta en función de la señal de entrada. Este artículo trata de una visión general de ¿qué es un drenaje abierto?circuito, y su funcionamiento


Configuración de entrada/salida de drenaje abierto

El drenaje abierto es habitual en muchos circuitos integrados. Esto ayuda a que se conecten varios dispositivos con el uso de un solo cable que está en modo de funcionamiento pull-down. Este único cable es también bidireccional, por lo que su naturaleza bidireccional ganará mucha importancia para el circuito debido a la interconexión de muchos dispositivos en una línea común. En cuanto a la configuración, tiene una configuración de salida programable en contrafase. El funcionamiento de la salida digital se realiza en dos modos: uno es el modo push-pull y otro es el modo open-drain.

Drenaje abierto

Cuando la configuración se realiza en modo push-pull, el 0 conecta el pin de salida a tierra, el 1 se conectará a Vio. Cuando se realiza una operación en modo de drenaje abierto, el transistor superior se desactiva, el 0 sigue conectando con la tierra, y el 1 de salida desconecta el pin a Vio y queda flotando.

Drenaje abierto vs Pull Push
Drenaje abierto vs. Empuje

Interruptores

  • Consta de un solo interruptor que se conecta a tierra
  • El push-pull contiene dos interruptores. Uno de los interruptores está conectado a tierra y el otro está conectado a Vcc.

Salida

  • Si el pin de salida se pone en alto, el pin se conecta a tierra a través del interruptor. Si el pin de salida se hace bajo, el pin empezará a flotar cuando el interruptor se apague.
  • Si la salida se hace alta, el pin se conecta a Vdd a través del interruptor NPN. Si la salida se hace baja, el pin se conectará a tierra con la ayuda del interruptor PNP.
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Consumo de energía

  • El sistema push-pull consume muy poca energía porque no requiere ninguna resistencia pull up
  • Requiere un alto consumo de energía debido al drenaje a través de una resistencia de carga cuando está en ON

Velocidad de funcionamiento

  • El sistema push-pull tiene una alta velocidad de funcionamiento
  • En comparación con el push-pull, tiene una conmutación más lenta

Cargas

  • El empuje-tracción no acciona las cargas externas
  • Un drenaje abierto manejará directamente cargas externas menores o iguales a 10ma

Señales

  • El push-pull no es capaz de combinar las señales Vout de varios sensores en un bus común
  • Es capaz de conmutar una tensión mayor o menor que la tensión de alimentación Vdd

En un Drenaje abierto frente a colector abiertoun drenaje abierto es un CMOS y un colector abierto es un BJT. Cuando las corrientes son bajas, la tensión de saturación de los BJT es un poco mayor que la caída de tensión debida al RDS de los FET.

GPIO de drenaje abierto

  • El PMOS no existe en configuración de drenaje abierto y la salida tiene dos posibilidades: alta o flotante.
  • El NMOS se activa dando un 0 en el registro de datos de salida y el pin de E/S está a tierra.
  • El registro de datos de salida dejará el puerto en Hi-Z cuando se dé y el estado de E/S no esté definido.
  • Para resolver este problema hay que activar la resistencia pull-up interna o dar una resistencia pull-up externa. Cuando se activa la resistencia de pull-up, el pin de E/S cambia su estado a Vdd.

El modo de salida con configuración de drenaje abierto no es más que el transistor PMOS superior simplemente no está presente. El drenaje se abrirá cuando el transistor se apague, por lo que la salida flotará. La configuración de salida de drenaje abierto no puede subir el pin, sólo puede bajarlo. La configuración de salida de drenaje abierto del GPIO es inútil hasta que se le dote de capacidad de pull up

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GPIO de drenaje abierto
GPIO de drenaje abierto

Para utilizarlo en aplicaciones del mundo real, hay que utilizarlo con una resistencia pull up externa o una resistencia pull up interna. En la situación actual, todos los MCU admiten una resistencia de pull-up interna para cada pin GPIO, por lo que tienes que utilizar la configuración GPIO para activarlos o desactivarlos

Cómo controlar el LED

Para accionar el LED, primero activa la resistencia interna de pull-up después de conectar el LED al pin. Para encender el LED basta con dar 1 como entrada para que se invierta en 0 y el transistor se apague. Cuando se apague, una resistencia de pull-up ayudará a que el LED se dirija a Vcc. Del mismo modo, si quieres apagar el LED, sólo tienes que dar 0 a la entrada para que el transistor se encienda, lo que hará que el LED se apague.

El valor de la resistencia interna de pull-up es fijo y su rango es de 10kilo ohmios a 250-kilo ohmios, que son lo suficientemente buenos para ejecutar aplicaciones reales

En el MOSFET de drenaje abierto, un MOSFET es como un transistor que tiene la capacidad de manejar tensiones más altas. El comportamiento de conmutación de los transistores está controlado por la base. Cuando la salida del CI fluye hacia la base, el flujo de corriente se activará a través del transistor, y si hay poco flujo a través de la salida del CI, la corriente no fluirá a través del transistor. El transistor controla el flujo de corriente y los potenciales de tensión a través de los circuitos realizados con miles de millones de transistores, basándose en el CI.

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Cuando el transistor NPN está abierto pero conectado a una patilla externa, es un colector abierto, lo que hará que el transistor cambie a tierra cuando esté activo. Esto hace que el sumidero de corriente y la fuente de corriente ganen flujo de corriente pero en diferentes direcciones

En el I2C de drenaje abierto, siempre que se utilice el i2c, el pin de reloj serie y el pin de datos serie estarán en su configuración. Para que el bus funcione correctamente, tenemos que conectar la resistencia pull up a cada pin, ya sea interna o externamente. El valor correcto de las resistencias pull up en el bus i2c depende de la capacitancia total del bus y de la frecuencia a la que funciona el bus. Pero podemos calcular el valor de la resistencia pull up teniendo en cuenta la capacitancia de la velocidad del bus I2c, etc., pero el valor de la resistencia con el rango de 4,7 kilo-ohmios a 10 kilo-ohmios funciona.

Por lo tanto, todo esto es una visión general de lo que es un drenaje abierto, su configuración, cómo accionar el LEDetc. Aquí tienes una pregunta, ¿cuáles son las diferentes configuraciones de un transistor?

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