Muitas vezes ouvimos falar de saídas com coletor aberto ou dreno aberto. Mas o que exatamente o termo “coletor aberto” quer dizer?
O termo “saída com coletor aberto” ou “open collector output” significa que o ponto de saída do sinal é o coletor de um transistor e que esse coletor não possui nada ligado a ele internamente.
Veja o exemplo na imagem abaixo. O projetista tem acesso apenas a saída Vout (coletor aberto), onde pode conectar a carga que desejar.
Vejamos alguns pontos importantes relacionados às saídas de coletor aberto ou dreno aberto…
Coletor aberto ou dreno aberto?
Utiliza-se o termo “saída com dreno aberto” ou “open drain output” quando na saída temos um FET (transistor de efeito de campo) em vez de um TBJ (transistor bipolar de junção).
O nome da saída muda porque os FETs possuem nomes diferentes para seus terminais e, nesse caso, o terminal de saída é o dreno.
Ligação da carga
A carga é conectada entre a fonte de alimentação Vcc e o coletor do transistor. A saída desse tipo de circuito é digital: ligada ou desligada. Quando o transistor conduz a carga é ligada e quando o transistor corta a carga é desligada.
Uma grande vantagem deste circuito é que a carga sendo acionada pode ser de qualquer tensão, mesmo uma diferente da tensão interna do circuito.
Mas devemos tomar alguns cuidados relacionados a alimentação e a carga:
Cuidados importantes
O transistor de saída deve ser capaz de suportar a tensão da fonte de alimentação, que quando em corte fica toda sobre o coletor. No datasheet do componente é especificado a tensão máxima de alimentação da carga, ou seja, é especificada a tensão de ruptura do coletor (collector breakdown voltage).
Além da tensão da fonte, devemos tomar o cuidado de escolher uma carga com corrente menor que a corrente máxima do transistor (absolute maximum current). Dessa forma o transistor de saída não queima quando aciona a carga.
Cargas indutivas, como relés e solenoides, quando acionadas por uma saída com coletor aberto precisam de um componente adicional para evitar danos ao transistor. Esse componente adicional é um diodo de roda-livre em paralelo com a carga. Esse diodo tem catodo ligado a alimentação e anodo ligado a saída coletor aberto, ou seja, ele aponta do coletor para a fonte.
O diodo de roda-livre server como caminho de corrente para a carga indutiva. Ele permite que a energia do campo magnético decresça aos poucos. Isso evita picos de tensão no coletor que podem danificar o transistor.
Fatos interessantes
É possível criar portas lógicas com transistores em coletor aberto: podemos realizar operações NOR ligando vários coletores de transistores em paralelo. Portanto, qualquer transistor que conduzir levará a saída a zero e ligará a carga. Se vários estiverem ligados a saída continuará em zero e a carga será mantida ligada.
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