1. KDMS勉強会資料（第一回）
オープンドレインを学ぶ
株式会社パソナテック
西日本エンジニアリング事業部
夏谷

2. アジェンダ

C-MOSの基本動作




オープンドレイン





スイッチのON/OFF
電流の流れる向き
なぜ、出力同士をショートさせてはいけないか
？
オープンドレインとオープンコレクタ
オープンドレインの特徴
オープンドレインの使いどころ
データシート例
まとめ

3. アジェンダ

C-MOSの基本動作




オープンドレイン





スイッチのON/OFF
電流の流れる向き
なぜ、出力同士をショートさせてはいけないか
？
オープンドレインとオープンコレクタ
オープンドレインの特徴
オープンドレインの使いどころ
データシート例
まとめ

4. スイッチのON/OFF
一般的なC-MOSデバイスの出力部
分
トーテム
ポール
等価回路
Vdd
Vdd
出力
ゲート
出力
ドレイ
ン
Wikipediaから
ソース
GND
GND
トーテム・ポール出力(省略して TP) Check:データシートに出ます

5. 電流の流れる向き
①H出力
Vdd
Vdd
出力
Hの場合は、出力から入力
に電流が流れる。
はきだしという表現を使う
入力
基板
GND
GND
②L出力
Vdd
Vdd
出力
入力
基板
GND
GND
Lの場合は、入力から出力
にに電流が流れる。
シンク、吸い込み、Lに引
っ張るという表現を使う。
Check:データシートに出ま
す
Check:打ち合わせに出ます

6. なぜ、出力同士をショートさせてはいけないか
Vdd
Vdd
ON
出力
出力
OFF
基板
GND
GND
Vdd
Vdd
OFF
出力
出力
ON
GND
VddからGNDへ大電流が流れる。
→デバイス壊れる！
GND

7. アジェンダ

C-MOSの基本動作




オープンドレイン





スイッチのON/OFF
電流の流れる向き
なぜ、出力同士をショートさせてはいけないか
？
オープンドレインとオープンコレクタ
オープンドレインの特徴
オープンドレインの使いどころ
データシート例
まとめ

8. オープンドレインとオープンコレクタ
オープンドレインの出力部分
Vdd
TP出力Hの出
力部分が無い
コレクタ
出力
ドレイ
ン
ゲート
ベース
エミッタ
ソース
トランジスタの場合
GND
オープンドレイン出力の時、TP出力のHを出力する部分が無い。
ドレイン端子が開放されているので、オープンドレインと呼ぶ。
トランジスタで同じ構成の物をオープンコレクタと呼ぶ。
打ち合わせの場では、同じ意味で使われることがある。 Check:打ち合わせに出ます

9. オープンドレインの特徴
Vdd
R
信号線をHにする
ために、プルアッ
プ抵抗が必要
基板
GND
オープンドレイン出力は、Lの出力しかできない。
信号線をHにするためにはプルアップ必要
立ち下がりは急激だが、立ち上がりはゆっくり
基板上の波形

10. オープンドレインの使いどころ１ 双方向信号
Vdd
R
基板
GND
GND
お互いにLにしか引っ張れないので、出力同士がぶつかっても大
丈夫。
I2Cなど、少ない信号線で双方向のI/Fを実現したいときに使う。
基板上のプルアップを忘れがち。

11. オープンドレインの使いどころ２ ワイヤードOR
割り込み
１
Vdd
GND
R
割り込み2
割り込み
1～
割り込み3までの、ど
れか一つでもLになる
と、基板上の信号がL
になる。
ロジックICを使わず
に配線だけでORを実
現しているのでワイ
ヤードORと呼ぶ。
GND
割り込み3
基板
GND
Check:打ち合わせに出ます
ORじゃなくてANDじ
ゃね？という気もしま
す。
ワイヤードANDでも良
いのですが、一般的に
はワイヤードORでこ
の回路をさします。

12. オープンドレインの使いどころ3 電圧変換とドライブ能力
①電圧変換
５V
3.3V系
5V系
R
②ドライブ能力増
強
５V
8mA
R
基板
GND
8mA
GND
LED
基板
16mA
3.3V系から、5V系への変換など
リセット回路でまれにみる。
GND
復習
二つのオープンドレイン出力を
基板上でショートさせることで、
ドライブ能力を増やせる。
知識としてはあった方がよいが、実際に使う時はよく検
討すること。おそらく必要ない。

13. データシートの例
表13 XCFxxSのピンの名前と説明
OE/RESET信号はオープンドレインなの
で、プルアップが必要
図6 マスタシリアルモードによるコンフィグレーション
Xilinx社のデータシート
DS123(v2.16)から

14. アジェンダ

C-MOSの基本動作




オープンドレイン





スイッチのON/OFF
電流の流れる向き
なぜ、出力同士をショートさせてはいけないか
？
オープンドレインとオープンコレクタ
オープンドレインの特徴
オープンドレインの使いどころ
データシート例
まとめ

15. まとめ

C-MOSデバイスの出力はTPが基本


オープンドレインはLに引っ張ることしか
できない




出力同士をぶつけるとデバイスが壊れる
双方向の信号に
ワイヤードORに
電圧変換やドライブ能力の強化
基板上のプルアップ忘れずに

16. 質問コーナー


何かあればどうぞ
次回の希望とか

次回予定






電気回路基礎
次 オシロスコープ（デジタルストレージ）につい
て
高位合成ツールについて（やや古）
高速シリアル通信について（難）
FPGAを速く動かすテクニック（難）
俺が発表したいとか