OC门介绍.ppt

实验二 三态门和OC门的研究
一、实验目的
(1) 熟悉两种特殊的门电路：三态门和OC门；
(2) 了解“总线”结构的工作原理。
二、实验原理
数字系统中，有时需把两个或两个以上集成逻辑门的输出端连接起来，完成一定的逻辑功能。普通TTL门电路的输出端是不允许直接连接的。图2_1示出了两个TTL门输出短接的情况，为简单起见，图中只画出了两个与非门的推拉式输出级。设门A处于截止状态，若不短接，输出应为高电平；设门B处于导通状态，若不短接，输出应为低电平。在把门A和门B的输出端作如图3_2_1所示连接后，从电源Vcc经门A中导通的T4、D3和门B中导通的 T5到地，有了一条通路，其不良后果为：图3_2_1 不正常情况：普通TTL门电路输出端短接
(1)输出电平既非高电平，也非低电平，而是两者之间的某一值，导致逻辑功能混乱。
(2)上述通路导致输出级电流远大于正常值(正常情况下T4和T5总有一个截止)，导致功耗剧增，发热增大，可能烧坏器件。
集电极开路门和三态门是两种特殊的TTL电路，它们允许把输出端互相连在一起使用。
1．集电极开路门(OC门)
集电极开路门(Open-Collector Gate)，简称OC门。它可以看成是图3_2_1所示的TTL与非门输出级中移去了T4、D3部分。集电极开路与非门的电路结构与逻辑符号如图3_2_2所示。必须指出：OC门只有在外接负载电阻Rc和电源Ec后才能正常工作，如图中虚线所示。
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图3_2_1 不正常情况：普通TTL门电路输出端短接
图3_2_2 集电极开路与非门
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由两个集电极开路与非门(0C)输出端相连组成的电路如图3_2_3所示，它们的输出：
即把两个集电极开路与非门的输出相与(称为线与)，完成与或非的逻辑功能。0C门主要有以下三方面的应用：
(1) 实现电平转换图3_2_3 OC门的线与应用
无论是用TTL电路驱动CMOS电路还是用CMOS电路驱动TTL电路，驱动门必须能为负载门提供合乎标准的高、低电平和足够的驱动电流，即必须同时满足下列四式：
驱动门 负载门
VOH(min) ≥ VIH(min)
VOL(max) ≤ VIL(max)
IOH(max) ≥ IIH
IOL(max) ≥ IIL
图3_2_3 OC门的线与应用
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其中:VOH(min)--门电路输出高电平VOH的下限值；
VOL(max) --门电路输出低电平VOL的上限值；
IOH(max)--门电路带拉电流负载的能力，或称放电流能力；
IOL(max)—门电路带灌电流负载的能力，或称吸电流能力；
VIH(min)--为能保证电路处于导通状态的最小输入(高)电平；
VIL(max) --为能保证电路处于截止状态的最大输入(低)电平。
IIH — 输入高电平时流入输入端的电流；
IIL -- 输入低电平时流出输入端的电流。
当74系列或74LS系列TTL电路驱动CD4000系列或74HC系列CMOS电路时，不能直接驱动，因为74系列的TTL电路VOH(min) = 24V，74LS系列的TTL电路VOH(min)=27V，CD4000系列的CMOS电路VIH(min)=35V，74HC系列CMOS电路VIH(min)=315V，显然不满足VOH(min) ≥ VIH(min)
最简单的解决方法是在TTL电路的输出端与电源之间接入上拉电阻Rc，如图3_2_4所示。
图3_2_4 TTL(OC)门驱动CMOS电路的电平转换
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(2)实现多路信号采集，使两路以上的信息共用一个传输通道(总线)；
(3)利用电路的线与特性方便地完成某些特定的逻辑功能。
在实际应用时，有时需将几个OC门的输出端短接，后面接m个普通T