الإخراج الدافع والإخراج المفتوح

عادةً ما تحتوي أرجل المتحكم المصغر على دائرة تشغيل يمكن تكوينها لواجهات رقمية وتناظرية مختلفة. يتمتع الوضع الخرجي عادةً بنمطين: الإخراج الدافع والإخراج المفتوح.

الإخراج الدافع

الإخراج الدافع (Push-Pull Output)، كما يوحي الاسم، يمكنه إخراج نوعين من المستويات الكهربائية، إما دفع (تدفع التيار، وتعني مستوى عالٍ) أو سحب (تسحب التيار، وتعني مستوى منخفض). يمكن تحقيق الإخراج الدافع باستخدام زوج من المفاتيح، وعادةً ما يتم استخدام الترانزستورات / المفاتيح ذات الحقل في الشريحة.

كما هو موضح في الشكل، يتم تمييز الدفع والسحب على النحو التالي:

• الدفع: عندما يكون إشارة الإدخال على مستوى منخفض، يتوصل المفتاح P-MOS ويمر التيار من VDD عبره إلى الدبوس الخرج. في هذا الوقت، يكون المفتاح N-MOS مقطوعًا.
• السحب: عندما يكون إشارة الإدخال على مستوى عالٍ، يتوصل المفتاح N-MOS ويمر التيار من الدبوس الخرج عبره إلى GND. في هذا الوقت، يكون المفتاح P-MOS مقطوعًا.

لا يُسمح باستخدام الإخراج الدافع في تكوين الحافلة لتوصيل العديد من الأجهزة معًا، بل يُسمح فقط بواجهات الخط الأحادية الاتجاه (مثل SPI و UART). إذا تم توصيل هيكلين من الإخراج الدافع معًا، حيث يكون أحدهما يخرج مستوى عالٍ (أي يتوصل المفتاح العلوي ويتوصل المفتاح السفلي) وفي نفس الوقت يخرج الآخر مستوى منخفض (أي يتوصل المفتاح العلوي ويتوصل المفتاح السفلي)، فإن التيار سيمر من VCC للدبوس الأول عبر المفتاح العلوي ثم عبر المفتاح السفلي للدبوس الثاني مباشرة إلى GND. المقاومة على طول المسار كبيرة جدًا، مما يؤدي إلى اختصار وبالتالي قد يتسبب في تلف البورت. وهذا هو السبب في عدم إمكانية تحقيق الخطوط المتعددة باستخدام الإخراج الدافع.

يتمتع الإخراج الدافع بقدرة أعلى على تشغيل المستويات العالية والمنخفضة، ويتميز بأداء أفضل في إشارات الرقمية مع ارتفاع / انخفاض الحافة (معدل ميل أعلى)، مما يعني أداءً أفضل.

يمكن عادةً تكوين الإخراج الدافع أيضًا كوضع إدخال، من خلال إغلاق المفاتيح العلوية والسفلية، لتكون الدائرة في حالة مقاومة عالية على الخط.

الإخراج المفتوح

الإخراج المفتوح (OD، Open Drain Output) يشير إلى فتح مصب الدرع للمفتاح MOS، وكان يُعرف في الماضي بإخراج الجمع المفتوح (OC، Open Collect Output).

كان الإخراج المفتوح الأصلي يحتوي فقط على حالتين: منخفض ومقاومة عالية. إذا كان هناك حاجة لإخراج مستوى عالٍ، فيجب توصيل مقاومة سحب علوية خارجية.

تم تحقيق الإخراج المفتوح الأصلي باستخدام مفتاح N-MOS واحد، عندما يكون إشارة الإدخال على مستوى عالٍ، يتم سحب الدبوس الخرج إلى الأرض؛ ولكن عندما يكون إشارة الإدخال على مستوى منخفض، يكون الدبوس الخرج في حالة مقاومة عالية وعائمة.

أهم ميزة للإخراج المفتوح هي عدم وجود قدرة دافعة في المستوى العالي، وبالتالي يتطلب استخدام مقاومة سحب علوية خارجية لإخراج المستوى العالي بشكل فعلي.

يستخدم الإخراج المفتوح عادة في واجهات الاتصالات التي تحتوي على عدة أجهزة متصلة على نفس الخط (مثل I2C و One-Wire). يتم سحب الخط افتراضيًا إلى المستوى العالي بواسطة مقاومة سحب علوية، وعندما يتم تنشيط أي جهاز بإشارة، يتم سحب المستوى الكهربائي للخط بأكمله إلى المستوى المنخفض.

يجب أن تكون مقاومة السحب العلوية المستخدمة للإخراج المفتوح متوازنة بين العوامل التالية:

• معدل الميل: يحتوي الخط بشكل طبيعي على سعة، وسيتم تشكيل مرشح تمرير منخفض عند توصيل مقاومة السحب العلوية به. قيم المقاومة المختلفة ستؤثر على معدل الميل للارتفاع / الانخفاض. كلما كانت المقاومة أقل، زادت حدة المنحدر، وكلما كانت الإشارة أفضل.
• الطاقة: إذا كانت قيمة مقاومة السحب العلوية صغيرة جدًا، فسيؤدي ذلك إلى استهلاك طاقة عالية عند سحب الخط.
• الضوضاء: إذا كانت قيمة مقاومة السحب العلوية كبيرة جدًا، فسيكون السحب أضعف، وسيكون من الأسهل للتشويش الخارجي أن يتم اكتشافه من قبل الدائرة.

المقارنة

• يُستخدم الإخراج الدافع عادةً في الاتصال الأحادي الاتجاه؛ بينما يُستخدم الإخراج المفتوح عادةً في الاتصال الثنائي الاتجاه.
• بسبب وجود مقاومة السحب العلوية، يكون استهلاك الطاقة لل

• تفريغ الإخراج والإخراج الدافع
• الإخراج المفتوح المنسدل مقابل الإخراج الدافع
• ما هو إخراج الدافع وإخراج التفريغ المفتوح لـ GPIO

عنوان النص: https://wiki-power.com/ يتم حماية هذا المقال بموجب اتفاقية CC BY-NC-SA 4.0، يُرجى ذكر المصدر عند إعادة النشر.

تمت ترجمة هذه المشاركة باستخدام ChatGPT، يرجى تزويدنا بتعليقاتكم إذا كانت هناك أي حذف أو إهمال.