토템풀 출력

개요

센서나 근접스위치 등 제어기기에서 제어출력을 토템풀 출력형이라는 용어가 있습니다, 간단히 말해 하나의 기기에 두 가지 출력이 있는데 그중 하나를 선택하여 사용할 수 있다는 의미입니다. 단어적 어원은 쓰임새에 따라 다르지만 토템풀이란 단어의 어원은 아메리카 인디언들로부터 시작된 미신으로 조상의 혼을 나타내고 제사하는 상징물로써 한기둥에 두 개 이상의 비슷한 조각상 하나의 기둥(Pole)에 새겨진 것을 말합니다. 마치 한국의 장승과 비슷한 모양이지만 한국의 장승은 하나의 조각상이 새겨져 있지만 인디언의 조각상은 한 개의 장승에 여러 개의 동물이나 사람머리모양이 세겨져 있다는 것이 다릅니다.제어 출력에서 토템풀 출력형의 경우 NPN오픈 콜렉터 출력형으로도 사용할 수 있고 또는 전압 출력형태로도 사용할 수 있듯이 하나의 기기에서 둘중 하나의 출력을 선택해서 사용 할 수 있는 출력형을 일반적으로 토템풀 출력형이리고 합니다.

TOTEM

내용

토템풀(Totem Pole)의 용어는 북미 인디언들이 자연물이나 동물을 자신의 가족 종족의 상징으로 숭배하던 원시 사상을 말합니다. 어원적으로 숭배하다는 의미의 Totem 그리고 장대나 긴 막대를 의미하는 Pole이 결합된 용어로 북미인디언에서 토템폴은 각기 다른 곳에 살던 네 인디언 부족의 것을 이곳에 모아놓은 것으로 맨 위에 있는 것이 족장, 양 옆이 두 부인 그리고 귀신을 쫓는다는 의미를 갖고 있는 것 등 모두 7개로 되어 있습니다 즉 부족의 숭배의 대상이 되는 것입니다. 이러한 상징물은 독수리, 고래, 까마귀, 인간등을 형상화한 화려한 색채의 다양함을 볼 수 있습니다.

인디언 토템

설명

제어 계통의 엔지니어링에 있어서 Totem Pole.7404의 출력회로 구조를 보면 마치 토템폴처럼 TR이 출력핀을 중심으로 상하고 두 개 겹쳐진 모양을 하고 있는데 위쪽 TR은 "H"일때 전류를 보강해 주고 아래쪽 TR는 "L"일 때의 전류를 보강해 주는 역할을 합니다. 결국 출력의 논리레벨에 관계에 관계없이 큰 전류를 얻고 신호의 상승과 하강을 빠르게 하여 고속동작을 얻기 위함입니다.

그래서 7404 같은 토템폴 출력은 출력에 Pull up 저항이 없이도 반전기능을 가진 게이트 역할을 할 수 있습니다. 하지만 토템폴 출력은 절대로 출력을 출력끼리 접속해서는 안됩니다. 서로 접속된 두 개 출력의 논리가 반대일 때 내부 출력스위칭 TR은 전원에 대해 쇼트와 같이 되어 큰 전류로 출력 TR이 파괴되기 때문입니다. Totem Pole Output Stage Totem Pole이란 장승을 뜻하는 말로 7400 Series로 대표되는 TTL 출력 단의 모양이 장승처럼 생겨서 붙여진 이름입니다. 다른 말로 Active Pull-Up이라고 부르기도 합니다.

TOTEM POLE 회로

토템풀 출력 회로도 엑티브 풀업 회로는 아래 그림을 참조합니다.

Active Pull-Up

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 두 가지 역할을 하는데 그 하나는 Q4가 on 상태일 때 D1의 순방향 Voltage Vf를 이용하여 Q3가 도통되는 것을 방지하고, 다른 하나는 출력에 물리는 선로(PCB Pattern 등)가 길어져 반사파가 생길 경우 그 반사파로 인해 Q3의 Emitter-Base 접합이 파괴되는 것을 방지합니다.