Totem Pole Output Stage과 Open Collector & Open Drain Output Stage

 

Totem Pole Output Stage

 

Totem Pole이란 장승을 뜻하는 말로 7400 Series로 대표되는 TTL 출력 단의 모양이 장승처럼 생겨서 붙혀진 이름입니다. 다른 말로 Active Pull-Up이라고 부르기도 합니다.

위 그림은 2 Input TTL NAND Gate이며, Totem Pole Output Stage는 Q3, Q4, D1 그리고 Q3의 Collector에 연결되어 있는 저항으로 이루어져 있습니다.

TTL에서 Output Stage를 Totem Pole로 구성한 이유는 Output Impedance를 낮추기 위함입니다. Output Impedance가 낮으면 더 많은 소자를 출력에 물릴 수 있고(High Fan-out), Switching Speed를 올릴 수 있습니다.

위 그림에서 출력단의 Diode D1은 두가지 역할을 하는데 그 하나는 Q4가 On 상태일때 D1의 순방향 Voltage Vf를 이용하여 Q3가 도통되는 것을 방지하고, 다른 하나는 출력에 물리는 선로(PCB Pattern 등)가 길어져 반사파가 생길경우 그 반사파로 인해 Q3의 Emitter-Base 접합이 파괴되는 것을 방지합니다.

 

 

Open Collector & Open Drain Output Stage

 

Open Collector란 말 그대로 출력단 Transistor의 Collector가 Open(아무것도 연결되지 않은 상태)되어 있다는 뜻입니다. 회로는 Totem Pole Output Stage에서 Q3, D1 그리고 Q3의 Collector에 물려있는 저항을 제거하고 아래 그림과 같이 Q4의 Collector를 직접 출력으로 사용한 회로입니다.

이 경우 외부에 Pull-Up 저항을 달아 사용합니다. 이 Open Collector 출력은 장치내의 떨어져있는 Board에 신호를 전달할 때 전압으로 전달하는 것 보다 Noise에 강하여 Logic Error 발생을 억제할 수 있고, , LED 등과 같은 약간의 무거운 부하를 구동할 경우에 유리합니다.

또한 Open Collector이기 때문에 소위 Wire-AND라 부르는 특별한 기능을 할 수 있습니다. Wire-AND란 Open Collector로 이루어진 다른 소자들 끼리 직접 연결하여 하나의 외부 Pull-Up 저항으로 묶으면 AND 기능을 한다는 것입니다. 따라서 그만큼 AND Gate가 필요없게 되는 것이지요. 아래 그림은 출력3개의 Open Collector 출력 소자를 Wire-AND한 그림으로 3개Transistor가 모두 Off일 때 출력은 High이고, 어느 하나라도 On 되면 출력은 Low 상태로 됩니다.

그러나 Open Collector 출력에는 Pull-Up 저항을 사용하여야 하기 때문에(이를 Passive Pull-Up 이라함) Active Pull-Up 보다 Output Impedance가 높아져 Switching Speed가 상당히 많이 떨어집니다.

그리고 Open Drain은 Bi-polar Transistor가 아닌 Uni-polar Transistor 즉 FET를 Switching 소자로 사용한 Logic 소자에서 Open Collector와 같이 Drain에 아무것도 연결하지 않고 직접 Drain을 출력으로 사용한 회로입니다. 이런 Logic Device로는 4000 Series로 대표되는 CMOS Logic Device와 HC7400 Series의 High Speed CMOS Logic Device 등이 있습니다.

 

 

 

참조 : http://kin.naver.com/qna/detail.nhn?d1id=11&dirId=1118&docId=61778915&qb=b3Blbi1kcmFpbiBvdXRwdXQu&enc=utf8§ion=kin&rank=3&search_sort=0&spq=0&pid=RdVfNF5Y7thsst/PBFZsssssssl-133894&sid=UQsScnJvLBYAAB-eYZU