实验OC门和三态门.ppt

实验二集电极开路门电路及三态门电路的研究 集电极开路门电路及三态门电路的研究 实验目的实验原理实验参考电路实验预习要求实验内容及步骤实验注意事项实验设备与器材实验思考题实验报告要求 1 实验目的 熟悉集电极开路 OC 门及三态 TSL 门的逻辑功能和使用方法掌握三态门构成总线的特点及方法掌握集电极负载电阻RL对OC门电路输出的影响 2 实验原理 集电极开路门和三态输出门电路是两种特殊的TTL门电路 1 集电极开路门在数字系统 中有时需要将两个或两个以上集成逻辑门的输出端相连 从而实现输出相与 线与 的功能 这样在使用门电路组合各种逻辑电路时 可以很大程度地简化电路 由于推拉式输出结构的TTL门电路不允许将不同逻辑门的输出端直接并接使用 为使TTL门电路实现 线与 功能 常把电路中的输出级改为集电极开路结构 简称OC OpenCollector 结构 本实验所用OC与非门型号为四 2输入与非门74LS01 电路结构及引脚排列图 如图1 2 1所示 图1 2 1集电极开路与非门电路结构及74LS01引脚排列 从图1 2 1可见集电极开路门电路与推拉式输出结构的TTL门电路区别在于 当输出三极管T4管截止时 OC门的输出端Y处于高阻状态 而推拉式输出结构TTL门的输出为高电平 所以实际应用时 若希望T4管截止时OC门也能输出高电平 必须在输出端外接上拉电阻RL至电源V cc 电阻RL和电源V cc的数值选择必须保证OC门输出的高 低电平符合逻辑要求 同时T4的灌电流负载不能过大 以免造成OC门受损 假设将n个OC门的输出端并联 线与 负载是m个TTL与非门的输入端 为了保证OC门的输出电平符合逻辑要求 OC门外接负载电阻RL的数值应介于与所规定的范围值之间 其中RLmax RLmin 式中 RL值不能选得过大 否则OC门的输出高电平可能小于UOHmin RL值也不可太小 否则OC门输出低电平时的灌电流可能超过最大允许的负载电流IOLmax UOH OC门输出高电平 UOL OC门输出低电平 负载电阻所接的外接电源电压 接入电路的负载门输入端个数 线与 输出的OC门的个数 负载门的个数 IIH 负载门高电平输入电流 IIL 负载门低电平输入电流 IOLmax OC门导通时允许的最大负载电流 IOH OC门输出截止时的漏电流 OC门电路应用范围较广泛 利用电路的 线与 特性 可以方便地实现某些特定的逻辑功能 例如 把两个以上OC结构的与非门 线与 可完成 与或非 的逻辑功能 实现电平的转换等任务 2 三态输出门 三态输出门 简称三态门 的电路结构是在普通门电路的基础上附加控制电路而构成的 图1 2 2为三态门电路结构及引脚排列图 图1 2 2三态门电路结构和74LS125引脚排列图 图1 2 2中 为三态使能端 当 1时 电路输出Y呈现高阻状态 当 0时 实现Y A的逻辑功能 即为低电平有效 本实验采用三态门的型号为74LS125三态输出四总线缓冲器 图1 2 2为74LS125的引脚排列图 表1 2 1为其功能表 V 表1 2 1 三态门的功能表 从表1 2 1中可看出 在三态使能端的控制下 输出端Y有三种可能出现的状态 高阻态 关态 高电平 开态 低电平 在数字系统中 为了能在同一条线路上分时传递若干个门电路的输出信号 减少各个单元电路之间连线数目 常采用总线结构 如图1 2 3所示 而三态门电路的主要应用之一是能实现总线传输 只要在工作时控制各个三态门的端轮流有效 且在任何时刻仅有一个有效 就可以把A1 A2 An信号分时轮流通过总线进行传送 实验参考电路 OC门实现 线与 逻辑 图1 2 4RL确定 2 OC门实现电平转换 图1 2 5OC门实现电平转换 3 三态门实现总线传输 图1 2 6三态门实现总线传输 实验预习要求 1 复习TTL集电极开路门和三态输出门的工作原理及应用 2 了解所用集成芯片 74LS01 74LS125的功能及外部接线 3 分析图2 2 4中OC门的上拉负载电阻的阻值范围 确定实验所选电阻值 4 试用74LS01OC门电路实现下列函数 画出电路原理图 5 完成各项实验内容的理论计算 实验内容和步骤 1 OC门应用 TTL集电极开路与非门74LS01负载电阻RL的确定 用两个集电极开路与非门 线与 使用驱动一个TTL非门 按图1 2 4连接实验电路 负载电阻RL用一只200 电阻和100k 电位器串联而成 用实验方法确定和的阻值 并和理论计算值相比较 填入表1 2 2中 按预习内容 4 连接电路 验证逻辑功能 用OC门电路作TTL CMOS电路接口的研究 表1 2 2负载电阻RL的测定 i在电路输入端加不同的逻辑电平值 用万用表测量与非门输出端C端 OC门输出端D端及CMOS输出端E端电压值 将测量结果填入表1 2 3中 在电路输入端加10kHz的方波信号 用示波器观察C D E各点的波形 并记录 表1 2 3电平测试数据表 2 三态输出门 按表1 2 1测量74LS125三态输出门的逻辑功能 试用74LS125实现总线传输 实验电路原理如图1 2 6所示 先将三个三态门的使能端都接高电平 1 观察Y端输出 然后分别将使能端接低电平 0 观察总线的逻辑状态 实验注意事项 1 在进行OC门线与实验时 一定要先计算出RL值 再继续实验 2 在做电平转换实验时 不能将OC门的电源电压接到 12V上 以免烧坏器件 3 在做三态门实现总线实验时 三个三态门的使能端 不能有一个以上同时加低电平 0 否则会使电路出错 4 CMOS集成电路的多余输入端一定不能悬空 因为悬空的输入端容易引入干扰 这样可能导致电路输出状态不确定 实验设备与器材 1 数字逻辑实验箱1台 2 双踪示波器1台 3 函数信号发生器1台 4 万用电表1台 5 集成芯片74LS0174LS12574LS0474LS00CD4069 6 电阻 电位器若干 思考题 1 OC门外接负载电阻的选取方法是什