OC門及三態(tài)門

1、CT74LS00管腳圖和實(shí)物圖該集成塊中有該集成塊中有四個(gè)獨(dú)立的與四個(gè)獨(dú)立的與非門，每個(gè)門非門，每個(gè)門的輸入端為的輸入端為2個(gè)，所以稱為個(gè)，所以稱為四四-二輸入二輸入注意！在實(shí)際使用中，必注意！在實(shí)際使用中，必須注意管腳的排列！須注意管腳的排列！ 使用時(shí)需使用時(shí)需外接外接上拉電阻上拉電阻 RL 即即 Open collector gate，簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱 OC 門。門。 常用的有集電極開路與非門、三態(tài)門、或非門、與常用的有集電極開路與非門、三態(tài)門、或非門、與或非門和異或門等。它們都是在與非門基礎(chǔ)上發(fā)展出來或非門和異或門等。它們都是在與非門基礎(chǔ)上發(fā)展出來的，的，TTL 與非門的上述特性對(duì)這些門電路大多

2、適用。與非門的上述特性對(duì)這些門電路大多適用。 VC 可以等于可以等于 VCC也可不等于也可不等于 VCC 二、其他功能的二、其他功能的 TTL 門電路門電路 ( (一一) )集電極開路與非門集電極開路與非門 1. 電路、邏輯符號(hào)和工作原理電路、邏輯符號(hào)和工作原理 功功 能能 OC門門 OC門具有與非邏門具有與非邏輯功能，其邏輯表達(dá)輯功能，其邏輯表達(dá)式為式為 。 CBAY輸入端有一個(gè)或數(shù)個(gè)為低電平時(shí)，輸出高電平。輸入端有一個(gè)或數(shù)個(gè)為低電平時(shí)，輸出高電平。輸入均為高電平時(shí)，輸出低電平輸入均為高電平時(shí)，輸出低電平 即即有有0出出1 ，全，全1出出0( (二二) )TTL 與非門的工作原理與非門的工作

3、原理 TTL 電路輸入端懸電路輸入端懸空時(shí)相當(dāng)于輸入高電平?？諘r(shí)相當(dāng)于輸入高電平。注意注意 相當(dāng)于與門作用。相當(dāng)于與門作用。 因?yàn)橐驗(yàn)?Y1、Y2 中有低電中有低電平時(shí)，平時(shí)，Y 為低電平；只有為低電平；只有 Y1、Y2 均為高電平時(shí)，均為高電平時(shí)，Y才為高電平，故才為高電平，故 Y = Y1 Y2。2. 應(yīng)用應(yīng)用 ( (1) ) 實(shí)現(xiàn)線與實(shí)現(xiàn)線與兩個(gè)或多個(gè)兩個(gè)或多個(gè) OC 門的輸出端直接相連，門的輸出端直接相連，相當(dāng)于將這些輸出信號(hào)相與，稱為線與。相當(dāng)于將這些輸出信號(hào)相與，稱為線與。 Y只有只有 OC 門才能實(shí)現(xiàn)線與。普通門才能實(shí)現(xiàn)線與。普通 TTL 門輸出端不能并聯(lián)，否則可能損壞器件。門輸

4、出端不能并聯(lián)，否則可能損壞器件。注意注意CDABCDABY TTLCMOSRLVDD+5 V( (3) )實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換 TTL 與非門有時(shí)需要驅(qū)動(dòng)其他種類門電路，而不與非門有時(shí)需要驅(qū)動(dòng)其他種類門電路，而不同種類門電路的高低電平標(biāo)準(zhǔn)不一樣。應(yīng)用同種類門電路的高低電平標(biāo)準(zhǔn)不一樣。應(yīng)用 OC 門就門就可以適應(yīng)負(fù)載門對(duì)電平的要求?？梢赃m應(yīng)負(fù)載門對(duì)電平的要求。OC 門的門的 UOL 0.3V，UOH VDD，正好，正好符合符合 CMOS 電路電路 UIH VDD，UIL 0的要求。的要求。 VDDRL OC門可以直接接較大電流的負(fù)載，如繼電器、指示燈、發(fā)光二門可以直接接較大電流的負(fù)載，如繼電

5、器、指示燈、發(fā)光二極管等。普通極管等。普通TTL 與非門不允許直接驅(qū)動(dòng)電壓高于與非門不允許直接驅(qū)動(dòng)電壓高于5V的負(fù)載，否的負(fù)載，否則將被損壞。則將被損壞。( (二二) )三態(tài)輸出門三態(tài)輸出門 1. 電路、邏輯符號(hào)和工作原理電路、邏輯符號(hào)和工作原理只有當(dāng)使能信號(hào)只有當(dāng)使能信號(hào) EN = 0 時(shí)才允許三態(tài)時(shí)才允許三態(tài)門工作，故稱門工作，故稱 EN 低電平有效低電平有效。EN 稱使能信號(hào)或控制信號(hào)，稱使能信號(hào)或控制信號(hào)，A、B 稱數(shù)據(jù)信號(hào)。稱數(shù)據(jù)信號(hào)。當(dāng)當(dāng) EN = 0 時(shí)，時(shí)，Y = AB，三態(tài)門處于工作態(tài)；三態(tài)門處于工作態(tài)；當(dāng)當(dāng) EN = 1 時(shí)，三態(tài)門輸出呈時(shí)，三態(tài)門輸出呈現(xiàn)高阻態(tài)，又現(xiàn)高阻態(tài)

6、，又稱稱禁止態(tài)。禁止態(tài)。 三態(tài)門的輸出有三態(tài)門的輸出有0、1、高阻三種狀態(tài)，故稱三態(tài)門。、高阻三種狀態(tài)，故稱三態(tài)門。當(dāng)出現(xiàn)高阻狀態(tài)時(shí)，門電路的輸出阻抗很大，使得輸入當(dāng)出現(xiàn)高阻狀態(tài)時(shí)，門電路的輸出阻抗很大，使得輸入和輸出之間呈現(xiàn)開路狀態(tài)。和輸出之間呈現(xiàn)開路狀態(tài)。EN 即即 Enable功能表功能表Z0AB1YEN使能端的兩種控制方式使能端的兩種控制方式使能端低電平有效使能端低電平有效使能端高電平有效使能端高電平有效功能表功能表Z1AB0YENEN邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)名名 稱稱輸出表達(dá)式輸出表達(dá)式3 3、常用三態(tài)門的圖形符號(hào)和輸出邏輯表達(dá)式、常用三態(tài)門的圖形符號(hào)和輸出邏輯表達(dá)式Y(jié) =Y =高阻 （EN

7、=0 時(shí)）A （EN=1 時(shí)）Y =Y =A （EN= 0 時(shí)）高阻 （EN= 1 時(shí)）Y =Y =高阻 （EN= 0 時(shí)）AB （EN=1 時(shí)）Y =Y =高阻 （EN= 1 時(shí)）AB （EN=0 時(shí)）三態(tài)非門（1 控制有效）1 1ENENAY1 1ENENAY&ENENAYB&ENENAYB三態(tài)非門（0 控制有效）三態(tài)與非門（1 控制有效）三態(tài)與非門（0 控制有效）2. 三態(tài)門的應(yīng)用三態(tài)門的應(yīng)用 說明：任何時(shí)刻說明：任何時(shí)刻 EN1、EN2、EN3 中只中只能有一個(gè)為有效電平，能有一個(gè)為有效電平，使相應(yīng)三態(tài)門工作，使相應(yīng)三態(tài)門工作，而其他三態(tài)輸出門處于高阻狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)而其

8、他三態(tài)輸出門處于高阻狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了總線的復(fù)用。了總線的復(fù)用。AEN&BAEN&BAEN&BENENEN111222333總線G1G2G3（a）組成單向總線）組成單向總線實(shí)現(xiàn)信號(hào)的分時(shí)單向傳送。實(shí)現(xiàn)信號(hào)的分時(shí)單向傳送。三態(tài)門在計(jì)算機(jī)總線結(jié)構(gòu)中有著廣泛的應(yīng)用。三態(tài)門在計(jì)算機(jī)總線結(jié)構(gòu)中有著廣泛的應(yīng)用。同一條線上分時(shí)傳送數(shù)據(jù)，其連線方式稱為“總線結(jié)構(gòu)”。EN1EN2 EN3總線傳遞100G1路數(shù)據(jù)010G2路數(shù)據(jù)001G4路數(shù)據(jù)（b）組成雙向總線，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的分時(shí)雙向傳送。）組成雙向總線，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的分時(shí)雙向傳送。2DIEN/D1D1總線I1OENGENGDO請(qǐng)你分析該電路如何實(shí)

9、現(xiàn)雙向總線傳輸？請(qǐng)你分析該電路如何實(shí)現(xiàn)雙向總線傳輸？3. TTL 集成邏輯門的使用要點(diǎn)集成邏輯門的使用要點(diǎn) ( (1) )電源電壓用電源電壓用 + 5 V， 74 系列應(yīng)滿足系列應(yīng)滿足 5 V 5% 。( (2) )輸出端的連接輸出端的連接 普通普通 TTL 門輸出端不允許直接并聯(lián)使用。門輸出端不允許直接并聯(lián)使用。 三態(tài)輸出門的輸出端可并聯(lián)使用，但同一時(shí)刻只能有三態(tài)輸出門的輸出端可并聯(lián)使用，但同一時(shí)刻只能有一個(gè)門工作，其他門輸出處于高阻狀態(tài)。一個(gè)門工作，其他門輸出處于高阻狀態(tài)。 集電極開路門輸出端可并聯(lián)使用，但公共輸出端和集電極開路門輸出端可并聯(lián)使用，但公共輸出端和電源電源 VCC 之間應(yīng)接負(fù)

10、載電阻之間應(yīng)接負(fù)載電阻 RL。 輸出端不允許直接接電源輸出端不允許直接接電源 VCC 或直接接地?；蛑苯咏拥亍］敵鲭娏鲬?yīng)小于產(chǎn)品手冊(cè)上規(guī)定的最大值。輸出電流應(yīng)小于產(chǎn)品手冊(cè)上規(guī)定的最大值。 4. 多余輸入端的處理多余輸入端的處理 與門和與非門的多余輸入端接邏輯與門和與非門的多余輸入端接邏輯 1 或者與有用輸入端并接?；蛘吲c有用輸入端并接。接接 VCC通過通過 1 10 k 電阻接電阻接 VCC與有用輸入端并接與有用輸入端并接TTL 電路輸入端懸空時(shí)相當(dāng)于輸入高電平，電路輸入端懸空時(shí)相當(dāng)于輸入高電平，做實(shí)驗(yàn)時(shí)與門和與非門等的做實(shí)驗(yàn)時(shí)與門和與非門等的多余輸入端可懸空，多余輸入端可懸空，但使用中多余輸

11、入端一般不懸空，以防止干擾。但使用中多余輸入端一般不懸空，以防止干擾?；蜷T和或非門的多余輸入端接邏輯或門和或非門的多余輸入端接邏輯 0或者與有用輸入端并接或者與有用輸入端并接 例例 欲用下列電路實(shí)現(xiàn)非運(yùn)算，試改錯(cuò)。欲用下列電路實(shí)現(xiàn)非運(yùn)算，試改錯(cuò)。( (ROFF 700 ，RON 2.1 k )解：解：OC 門輸出門輸出端需外接端需外接上拉電阻上拉電阻RC5.1kY = 1Y = 0 RI RON ，相應(yīng)輸入，相應(yīng)輸入端為高電平。端為高電平。510 RI ROFF ，相應(yīng)，相應(yīng)輸入端為低電平。輸入端為低電平。小 結(jié)TTL門電路（與非門）門電路（與非門）其他功能的其他功能的TTL門電路門電路TTL

12、門電路的使用注意事項(xiàng)門電路的使用注意事項(xiàng)注意：三態(tài)門輸出端可并聯(lián)使用，但同一時(shí)刻只能有一個(gè)門工作，其他門輸出處于高阻狀態(tài)。O C門門：集電極開路門三態(tài)門三態(tài)門：輸出0，輸出1，輸出高阻注意：使用時(shí)， OC門公共輸出端和電源 VCC 間接上拉電阻三、三、CMOS 數(shù)字集成電路應(yīng)用要點(diǎn)數(shù)字集成電路應(yīng)用要點(diǎn) ( (一一) )CMOS 數(shù)字集成電路系列數(shù)字集成電路系列 CMOS4000 系列系列 功耗極低、抗干擾能力強(qiáng)；功耗極低、抗干擾能力強(qiáng)；電源電壓范圍寬電源電壓范圍寬 VDD = 3 15 V；工作頻率低，工作頻率低，fmax = 5 MHz；驅(qū)動(dòng)能力差驅(qū)動(dòng)能力差。高速高速CMOS 系列系列( (

13、又稱又稱 HCMOS 系列系列) ) 功耗極低、抗干擾能力強(qiáng)；電功耗極低、抗干擾能力強(qiáng)；電源電壓范圍源電壓范圍 VDD = 2 6 V；工作頻率高，工作頻率高，fmax = 50 MHz；驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)。驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)。 民品民品 軍品軍品 VDD = 2 6 V T 表示與表示與 TTL 兼容兼容VDD = 4.5 5.5 V CC54HC / 74HC 系列系列CC54HC / 74HC 系列系列 TT按按電源電壓電源電壓不同分為不同分為 按工作溫度不同分為按工作溫度不同分為 CC74 系列系列 CC54 系列系列 高速高速 CMOS 系列系列1. 注意不同系列注意不同系列 CMOS 電路允許的電

14、源電壓范圍不同，電路允許的電源電壓范圍不同， 一般多用一般多用 + + 5 V。電源電壓越高，抗干擾能力也越強(qiáng)。電源電壓越高，抗干擾能力也越強(qiáng)。 ( (二二) )CMOS 集成邏輯門使用要點(diǎn)集成邏輯門使用要點(diǎn) 2. 閑置輸入端的處理閑置輸入端的處理 不允許懸空。不允許懸空。 可與使用輸入端并聯(lián)使用。但這樣會(huì)增大輸入電容，可與使用輸入端并聯(lián)使用。但這樣會(huì)增大輸入電容，使速度下降，因此工作頻率高時(shí)不宜這樣用。使速度下降，因此工作頻率高時(shí)不宜這樣用。 與門和與非門的閑置輸入端可接正電源或高電平；與門和與非門的閑置輸入端可接正電源或高電平；或門和或非門的閑置輸入端可接地或低電平?；蜷T和或非門的閑置輸入

15、端可接地或低電平。 學(xué)習(xí)要求：學(xué)習(xí)要求： 了解了解 TTL 和和 CMOS 電路的主要差異。電路的主要差異。 了解了解集成門電路的選用和應(yīng)用。集成門電路的選用和應(yīng)用。 3.5 集成邏輯門電路的應(yīng)用集成邏輯門電路的應(yīng)用 TTL和和COMS電路比較：電路比較：1 1）TTLTTL電路是電流控制器件，而電路是電流控制器件，而COMSCOMS電路是電壓控電路是電壓控 制器件。制器件。 2 2）TTLTTL電路的速度快，傳輸延遲時(shí)間短電路的速度快，傳輸延遲時(shí)間短(5-10ns)(5-10ns)， 但是功耗大。但是功耗大。 COMSCOMS電路的速度慢，傳輸延遲時(shí)間長(zhǎng)電路的速度慢，傳輸延遲時(shí)間長(zhǎng)(25-5

16、0ns),(25-50ns), 但功耗低。但功耗低。 COMS電路本身的功耗與輸入信號(hào)的脈沖電路本身的功耗與輸入信號(hào)的脈沖頻率有關(guān)，頻率越高，芯片集越熱，這是頻率有關(guān)，頻率越高，芯片集越熱，這是正?，F(xiàn)象。正?，F(xiàn)象。 一、一、CMOS 門門電路比之電路比之 TTL 的主要特點(diǎn)的主要特點(diǎn) 注意：注意：CMOS 電路的扇出系數(shù)大是由于其負(fù)載門電路的扇出系數(shù)大是由于其負(fù)載門的輸入阻抗很高，所需驅(qū)動(dòng)功率極小，的輸入阻抗很高，所需驅(qū)動(dòng)功率極小，并非并非 CMOS 電電路的驅(qū)動(dòng)能力比路的驅(qū)動(dòng)能力比 TTL 強(qiáng)。強(qiáng)。實(shí)際上實(shí)際上 CMOS4000 系列驅(qū)動(dòng)系列驅(qū)動(dòng)能力遠(yuǎn)小于能力遠(yuǎn)小于 TTL，HCMOS 驅(qū)動(dòng)

17、能力與驅(qū)動(dòng)能力與 TTL 相近。相近。 功耗極低功耗極低 抗干擾能力強(qiáng)抗干擾能力強(qiáng) 電源電壓范圍寬電源電壓范圍寬 輸出信號(hào)擺幅大輸出信號(hào)擺幅大( (UOH VDD，UOL 0 V) ) 輸入阻抗高輸入阻抗高 扇出系數(shù)大扇出系數(shù)大 二、集成邏輯門電路的選用二、集成邏輯門電路的選用 根據(jù)電路工作要求和市場(chǎng)因素等綜合決定根據(jù)電路工作要求和市場(chǎng)因素等綜合決定 若對(duì)功耗和抗干擾能力要求一般，可選用若對(duì)功耗和抗干擾能力要求一般，可選用 TTL 電路。電路。目前多用目前多用 74LS 系列，它的功系列，它的功耗較小，工作頻率一般可用至耗較小，工作頻率一般可用至 20 MHz；如工作頻率較高，可選用如工作頻率

18、較高，可選用 CT74ALS 系列，系列，其工作頻率一般可至其工作頻率一般可至 50 MHz。 若要求功耗低、抗干擾能力強(qiáng)，則應(yīng)選用若要求功耗低、抗干擾能力強(qiáng)，則應(yīng)選用 CMOS 電路。電路。其中其中 CMOS4000 系列一般用于系列一般用于工作頻率工作頻率 1 MHz 以下、驅(qū)動(dòng)能力要求不高的以下、驅(qū)動(dòng)能力要求不高的場(chǎng)合；場(chǎng)合；HCMOS 常用于工作頻率常用于工作頻率 20 MHz 以下、以下、要求較強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力的場(chǎng)合。要求較強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力的場(chǎng)合。 解：解：三、集成邏輯門電路應(yīng)用舉例三、集成邏輯門電路應(yīng)用舉例 例例 試改正下圖電路的錯(cuò)誤，使其正常工作。試改正下圖電路的錯(cuò)誤，使其正常工作。CMOS

19、 門門TTL 門門OD 門門(a)(b)(c)(d)VDDCMOS 門門Ya = ABVDDYb = A + BTTL 門門OD 門門Yc = AVDDENYd=ABEN = 1 時(shí)時(shí)EN = 0 時(shí)時(shí)OD 門門&TTL 門門懸空懸空CMOS 門門懸空懸空門電路是組成數(shù)字電路的基本單元之一，最基門電路是組成數(shù)字電路的基本單元之一，最基本的邏輯門電路有與門、或門和非門。實(shí)用中本的邏輯門電路有與門、或門和非門。實(shí)用中通常采用集成門電路，常用的有與非門、或非通常采用集成門電路，常用的有與非門、或非門、與或非門、異或門、輸出開路門、三態(tài)門門、與或非門、異或門、輸出開路門、三態(tài)門和和 CMOS

20、傳輸門等。門電路的傳輸門等。門電路的學(xué)習(xí)重點(diǎn)是常學(xué)習(xí)重點(diǎn)是常用集成門的邏輯功能、外特性和應(yīng)用方法。用集成門的邏輯功能、外特性和應(yīng)用方法。 本章小結(jié)本章小結(jié)TTL 數(shù)字集成電路主要有數(shù)字集成電路主要有 CT74 標(biāo)準(zhǔn)系列、標(biāo)準(zhǔn)系列、CT74L 低功耗系列、低功耗系列、CT74H 高速系列、高速系列、CT74S 肖特基系列、肖特基系列、CT74LS 低功耗肖特基低功耗肖特基系列、系列、CT74AS 先進(jìn)肖特基系列和先進(jìn)肖特基系列和 CT74ALS先進(jìn)低功耗肖特基系列。其中，先進(jìn)低功耗肖特基系列。其中，CT74L 系列系列功耗最小，功耗最小，CT74AS 系列工作頻率最高。系列工作頻率最高。 通常用

21、功耗通常用功耗 - - 延遲積來綜合評(píng)價(jià)門電路性能。延遲積來綜合評(píng)價(jià)門電路性能。 CT74LS 系列功耗系列功耗- -延遲積很小、性能優(yōu)越、延遲積很小、性能優(yōu)越、品種多、價(jià)格便宜，實(shí)用中多選用之。品種多、價(jià)格便宜，實(shí)用中多選用之。ALSTTL 系列性能更優(yōu)于系列性能更優(yōu)于 LSTTL，但品種少、價(jià)格較高。但品種少、價(jià)格較高。CMOS 數(shù)字集成電路主要有數(shù)字集成電路主要有 CMOS4000 系列系列和和HCMOS 系列。系列。CMOS4000 系列工作速度系列工作速度低，負(fù)載能力差，但功耗極低、抗干擾能力強(qiáng)，低，負(fù)載能力差，但功耗極低、抗干擾能力強(qiáng)，電源電壓范圍寬，因此，在工作頻率不高的情電源電

22、壓范圍寬，因此，在工作頻率不高的情況下應(yīng)用很多。況下應(yīng)用很多。CC74HC 和和 CC74HCT 兩個(gè)兩個(gè)系列的工作頻率和負(fù)載能力都已達(dá)到系列的工作頻率和負(fù)載能力都已達(dá)到 TTL 集集成電路成電路 CT74LS的水平，但功耗、抗干擾能力的水平，但功耗、抗干擾能力和對(duì)電源電壓變化的適應(yīng)性等比和對(duì)電源電壓變化的適應(yīng)性等比 CT74LS 更優(yōu)更優(yōu)越。因此，越。因此，CMOS 電路在數(shù)字集成電路中，電路在數(shù)字集成電路中，特別是大規(guī)模集成電路應(yīng)用更廣泛，已成為數(shù)特別是大規(guī)模集成電路應(yīng)用更廣泛，已成為數(shù)字集成電路的發(fā)展方向。字集成電路的發(fā)展方向。 應(yīng)用集成門電路時(shí)，應(yīng)注意：應(yīng)用集成門電路時(shí)，應(yīng)注意： TT

23、L電路只能用電路只能用5 V( (74系列允許誤差系列允許誤差5%) )；CMOS4000 系列可用系列可用 3 15 V；HCMOS系列可用系列可用 2 6 V；CTMOS 系列用系列用 4.5 5.5 V。一般情況下，。一般情況下，CMOS 門多門多用用 5 V，以便與以便與 TTL 電路兼容電路兼容。 ( (1) )電源電壓的正確使用電源電壓的正確使用 ( (2) )輸出端的連接輸出端的連接 開路門的輸出端可并聯(lián)使用實(shí)現(xiàn)線與開路門的輸出端可并聯(lián)使用實(shí)現(xiàn)線與，還可用來驅(qū)動(dòng)需，還可用來驅(qū)動(dòng)需要一定功率的負(fù)載。要一定功率的負(fù)載。 三態(tài)輸出門的輸出端也可并聯(lián)，用來實(shí)現(xiàn)總線結(jié)構(gòu)，三態(tài)輸出門的輸出端也可并聯(lián)，用來實(shí)現(xiàn)總線結(jié)構(gòu)，但三態(tài)輸出門必須分時(shí)使能。但三態(tài)輸出門必須分時(shí)使能。使用三態(tài)門時(shí)，需注使用三態(tài)門時(shí)，需注意使能端的有效電平。意使能端的有效電平。 普通門普通門( (具有推拉式輸出結(jié)構(gòu)具有推拉式輸出結(jié)構(gòu)) )的輸出端不的輸出端不允許直接并聯(lián)實(shí)現(xiàn)線與允許直接并聯(lián)實(shí)現(xiàn)線與。( (3) ) 閑置輸入端的處理閑置輸入端的處理 ( (4) )信號(hào)信號(hào)的正確使用的正確使用 TTL 電