Open-Collector (OC)

Der Open-Collector (OC) ist der unbeschaltete Kollektor-Anschluss eines Transistors am Ausgang eines integrierten Schaltkreises (IC). Mit "unbeschaltet" ist offen (engl. open) gemeint.
Der Open-Collector ist einer von mehreren Ausgangstypen für digitale integrierte Schaltkreise. Dazu gehören TTL, CMOS und weitere Schaltkreisfamilien. Wenn anstelle von TTL-ICs, wie heute üblich, CMOS-ICs verwendet werden, dann spricht man von Open-Drain-Ausgängen (vom Feldeffekttransistor abgeleitet). Die Funktion und die Bedeutung sind identisch mit dem Open-Collector.
Von der Schaltung her, ist der Open-Collector ein NPN-Transistor, dessen Emitter auf Masse liegt und der Kollektor als Ausgang dient. Der Kollektor des Transistors wird dabei ohne weitere innere Beschaltung an den Ausgang des integrierten Schaltkreises geführt. Dadurch ist es möglich, den Ausgang des integrierten Schaltkreises ohne weitere Beschaltung auf Masse zu ziehen. Ist der Transistor nicht durchgesteuert, ist der Ausgang hochohmig. Spannung liegt keine an.

Beschaltung des Open-Collector

Der Open-Collector verhält sich wie ein Schaltausgang. Allerdings ist nicht definiert, wie logisch HIGH und LOW zu 1 und 0 zugeordnet sind. Er wird deshalb gerne dazu verwendet einen Ausgang an ein beliebiges Spannungsniveau zu schalten. Dadurch ist es möglich auf eine Spannungs- bzw. Pegelanpassung zu verzichten. Durch den Verzicht des Kollektorwiderstands ist es sogar möglich mehrere Open-Collector-Ausgänge zusammenzuschalten. Dies nennt man eine Wired-OR-Verknüpfung (active closed) oder Wired-AND-Verknüpfung (active open).

• Mehr zu diesem Thema liest man in Vierkanal-Übersteuerungsanzeige mit LEDs

Open-Collector mit Pullup-Widerstand

Soll der Open-Collector-Ausgang wie ein normaler Ausgang mit Spannungspotential funktionieren, dann muss der Open-Collector-Ausgang mit einem Pullup-Widerstand beschaltet werden. Erst dann kommt im anderen logischen Zustand eine Spannung heraus. Nachteilig ist dabei der große Unterschied der Ausgangsimpedanz. Bei logisch LOW (Transistor geschlossen) sind es praktisch 0 Ohm, bei logisch HIGH (Transistor offen) entspricht die Ausgangsimpedanz dem Wert des Kollektorwiderstands. Bei höheren Schaltfrequenzen wirkt sich das deshalb störend aus, weil die ansteigende Flanke weniger steil verläuft als die fallende. Das kommt von der parasitären Kapazität, die am Ausgang angeschlossen ist.

Open-Collector mit Relais

Wenn ein digitaler Schaltkreis ein Relais ansteuern muss, dann ist ein Open-Collector-Ausgang dazu besonders gut geeignet. Ohne weitere Beschaltung des Ausgangs, kann ein Relais (mit Freilaufdiode) an den Ausgang geschaltet werden.