OC门及三态门解析.ppt

CT74LS00管脚图和实物图,该集成块中有四个独立的与非门，每个门的输入端为2个，所以称为四-二输入,注意！在实际使用中，必须注意管脚的排列！,使用时需外接上拉电阻RL,即Opencollectorgate，简称OC门。,常用的有集电极开路与非门、三态门、或非门、与或非门和异或门等。它们都是在与非门基础上发展出来的，TTL与非门的上述特性对这些门电路大多适用。,VC可以等于VCC也可不等于VCC,二、其他功能的TTL门电路,(一)集电极开路与非门,1.电路、逻辑符号和工作原理,功能,OC门具有与非逻辑功能，其逻辑表达式为。,输入端有一个或数个为低电平时，输出高电平。输入均为高电平时，输出低电平即有0出1，全1出0,(二)TTL与非门的工作原理,TTL电路输入端悬空时相当于输入高电平。,注意,相当于与门作用。因为Y1、Y2中有低电平时，Y为低电平；只有Y1、Y2均为高电平时，Y才为高电平，故Y=Y1Y2。,2.应用,(1)实现线与,两个或多个OC门的输出端直接相连，相当于将这些输出信号相与，称为线与。,只有OC门才能实现线与。普通TTL门输出端不能并联，否则可能损坏器件。,注意,(3)实现电平转换,TTL与非门有时需要驱动其他种类门电路，而不同种类门电路的高低电平标准不一样。应用OC门就可以适应负载门对电平的要求。,OC门的UOL0.3V，UOHVDD，正好符合CMOS电路UIHVDD，UIL0的要求。,OC门可以直接接较大电流的负载，如继电器、指示灯、发光二极管等。普通TTL与非门不允许直接驱动电压高于5V的负载，否则将被损坏。,(二)三态输出门,1.电路、逻辑符号和工作原理,三态门的输出有0、1、高阻三种状态，故称三态门。当出现高阻状态时，门电路的输出阻抗很大，使得输入和输出之间呈现开路状态。,EN即Enable,逻辑符号,名称,输出表达式,3、常用三态门的图形符号和输出逻辑表达式,Y=,高阻（EN=0时）,Y=,Y=,高阻（EN=0时）,Y=,三态非门,（1控制有效）,三态非门,（0控制有效）,三态与非门,（1控制有效）,三态与非门,（0控制有效）,2.三态门的应用,说明：任何时刻EN1、EN2、EN3中只能有一个为有效电平，使相应三态门工作，而其他三态输出门处于高阻状态，从而实现了总线的复用。,（a）组成单向总线实现信号的分时单向传送。,三态门在计算机总线结构中有着广泛的应用。,同一条线上分时传送数据，其连线方式称为“总线结构”。,（b）组成双向总线，实现信号的分时双向传送。,请你分析该电路如何实现双向总线传输？,3.TTL集成逻辑门的使用要点,(1)电源电压用+5V，,74系列应满足5V5%。,(2)输出端的连接,普通TTL门输出端不允许直接并联使用。,三态输出门的输出端可并联使用，但同一时刻只能有一个门工作，其他门输出处于高阻状态。,集电极开路门输出端可并联使用，但公共输出端和电源VCC之间应接负载电阻RL。,输出端不允许直接接电源VCC或直接接地。输出电流应小于产品手册上规定的最大值。,4.多余输入端的处理,与门和与非门的多余输入端接逻辑1或者与有用输入端并接。,接VCC,通过110k电阻接VCC,与有用输入端并接,TTL电路输入端悬空时相当于输入高电平，做实验时与门和与非门等的多余输入端可悬空，但使用中多余输入端一般不悬空，以防止干扰。,或门和或非门的多余输入端接逻辑0或者与有用输入端并接,解：,OC门输出端需外接上拉电阻,RC,5.1k,Y=1,Y=0,RIRON，相应输入端为高电平。,510,RIROFF，相应输入端为低电平。,小结,TTL门电路（与非门）,其他功能的TTL门电路,TTL门电路的使用注意事项,注意：三态门输出端可并联使用，但同一时刻只能有一个门工作，其他门输出处于高阻状态。,OC门：集电极开路门,三态门：输出0，输出1，输出高阻,注意：使用时，OC门公共输出端和电源VCC间接上拉电阻,三、CMOS数字集成电路应用要点,(一)CMOS数字集成电路系列,民品,军品,VDD=26V,T表示与TTL兼容VDD=4.55.5V,1.注意不同系列CMOS电路允许的电源电压范围不同，一般多用+5V。电源电压越高，抗干扰能力也越强。,(二)CMOS集成逻辑门使用要点,2.闲置输入端的处理,不允许悬空。,可与使用输入端并联使用。但这样会增大输入电容，使速度下降，因此工作频率高时不宜这样用。,与门和与非门的闲置输入端可接正电源或高电平；或门和或非门的闲置输入端可接地或低电平。,学习要求：,了解TTL和CMOS电路的主要差异。,了解集成门电路的选用和应用。,3.5集成逻辑门电路的应用,TTL和COMS电路比较：1）TTL电路是电流控制器件，而COMS电路是电压控制器件。2）TTL电路的速度快，传输延迟时间短(5-10ns)，但是功耗大。COMS电路的速度慢，传输延迟时间长(25-50ns),但功耗低。,COMS电路本身的功耗与输入信号的脉冲频率有关，频率越高，芯片集越热，这是正常现象。,一、CMOS门电路比之TTL的主要特点,注意：CMOS电路的扇出系数大是由于其负载门的输入阻抗很高，所需驱动功率极小，并非CMOS电路的驱动能力比TTL强。实际上CMOS4000系列驱动能力远小于TTL，HCMOS驱动能力与TTL相近。,二、集成逻辑门电路的选用,根据电路工作要求和市场因素等综合决定,若对功耗和抗干扰能力要求一般，可选用TTL电路。目前多用74LS系列，它的功耗较小，工作频率一般可用至20MHz；如工作频率较高，可选用CT74ALS系列，其工作频率一般可至50MHz。,若要求功耗低、抗干扰能力强，则应选用CMOS电路。其中CMOS4000系列一般用于工作频率1MHz以下、驱动能力要求不高的场合；HCMOS常用于工作频率20MHz以下、要求较强驱动能力的场合。,三、集成逻辑门电路应用举例,例试改正下图电路的错误，使其正常工作。,VDD,门电路是组成数字电路的基本单元之一，最基本的逻辑门电路有与门、或门和非门。实用中通常采用集成门电路，常用的有与非门、或非门、与或非门、异或门、输出开路门、三态门和CMOS传输门等。门电路的学习重点是常用集成门的逻辑功能、外特性和应用方法。,本章小结,TTL数字集成电路主要有CT74标准系列、CT74L低功耗系列、CT74H高速系列、CT74S肖特基系列、CT74LS低功耗肖特基系列、CT74AS先进肖特基系列和CT74ALS先进低功耗肖特基系列。其中，CT74L系列功耗最小，CT74AS系列工作频率最高。,通常用功耗-延迟积来综合评价门电路性能。,CT74LS系列功耗-延迟积很小、性能优越、品种多、价格便宜，实用中多选用之。ALSTTL系列性能更优于LSTTL，但品种少、价格较高。,CMOS数字集成电路主要有CMOS4000系列和HCMOS系列。CMOS4000系列工作速度低，负载能力差，但功耗极低、抗干扰能力强，电源电压范围宽，因此，在工作频率不高的情况下应用很多。CC74HC和CC74HCT两个系列的工作频率和负载能力都已达到TTL集成电路CT74LS的水平，但功耗、抗干扰能力和对电源电压变化的适应性等比CT74LS更优越。因此，CMOS电路在数字集成电路中，特别是大规模集成电路应用更广泛，已成为数字集成电路的发展方向。,应用集成门电路时，应注意：,TTL电路只能用5V(74系列允许误差5%)；CMOS4000系列可用315V；HCMOS系列可用26V；CTMOS系列用4.55.5V。一般情况下，CMOS门多用5V，以便与TTL电路兼容。,(1)电源电压的正确使用,(2)输出端的连接,开路门的输出端可并联使用实现线与，还可用来驱动需要一定功率的负载。,三态输出门的输出端也可并联，用来实现总线结构，但三态输出门必须分时使能。使用三态门时，需注意使能端的有效电平。,普通门(具有推拉式输出结构)的输出端不允许直接并联实现线与。,(3)闲置输入端的处理,(4)信号的正确使用,TTL电路输入端悬空时相当于输入高电平，CMOS电路多余输入端不允许悬空。,CMOS电路多余输入端与有用输入端的并接仅适用于工作频率很低的场合。,数字电路中的信号有高电平和低电平两种取值，高电平和低电平为某规定范围的电位值，而非一固定值。门电路种类不同，高电平和低电平的允许范围也不同。,或门和或非门,与门和与非门,多余输入端接地或与有用输入端并接,多余输入端接正电源或与有用输入端并接,UILUOL0VUIHUOHVDD,CMOS传输门既可传