OC门及三态门课件

1、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！,1,PPT学习交流,使用时需外接 上拉电阻 RL,即 Open collector gate，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 。,2,PPT学习交

2、流,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,3,PPT学习交流,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 = Y1 Y2。,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,4,PPT学习交流,(3)实现电平转换,TTL 与非门有时需要驱

3、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 UOL 0.3V，UOH VDD，正好符合 CMOS 电路 UIH VDD，UIL 0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。,5,PPT学习交流,(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。,6,PPT学习交流,EN 即 Enable,7,PPT学习交流,逻

4、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）,8,PPT学习交流,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”。,9,PPT学习交

5、流,（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？,10,PPT学习交流,3. TTL 集成逻辑门的使用要点,(1)电源电压用 + 5 V，,74 系列应满足 5 V 5% 。,(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。,11,PPT学习交流,4. 多余输入端的处理,与门和与非门的多余

6、输入端接逻辑 1 或者与有用输入端并接。,接 VCC,通过 1 10 k 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。,12,PPT学习交流,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,13,PPT学习交流,14,PPT学习交流,解：,OC 门输出端需外接上拉电阻,RC,5.1k,Y = 1,Y = 0,RI RON ，相应输入端为高电平。,510,RI ROFF ，相应输入端为低电平。,15,PPT学习交流,小 结,TTL门电路（与非门）,其他功能的TTL门电路,

7、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。,O C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,16,PPT学习交流,三、CMOS 数字集成电路应用要点,(一)CMOS 数字集成电路系列,17,PPT学习交流,民品,军品,VDD = 2 6 V,T 表示与 TTL 兼容 VDD = 4.5 5.5 V,18,PPT学习交流,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 + 5 V。电源电压越高，抗干扰能力也越强。,(二)CMOS 集成逻

8、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。,19,PPT学习交流,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,20,PPT学习交流,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-

9、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。,21,PPT学习交流,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。,22,PPT学习交流,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 2

10、0 MHz；如工作频率较高，可选用 CT74ALS 系列，其工作频率一般可至 50 MHz。,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 1 MHz 以下、驱动能力要求不高的场合；HCMOS 常用于工作频率 20 MHz 以下、要求较强驱动能力的场合。,23,PPT学习交流,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,24,PPT学习交流,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

11、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,25,PPT学习交流,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

12、较高。,26,PPT学习交流,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。,27,PPT学习交流,应用集成门电路时，应注意：,TTL电路只能用5 V(74系列允许误差

13、5%)；CMOS 4000 系列可用 3 15 V；HCMOS系列可用 2 6 V；CTMOS 系列用 4.5 5.5 V。一般情况下，CMOS 门多用 5 V，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。,28,PPT学习交流,(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,29,PPT学习交流,UIL UOL 0 V UIH UOH VDD,CMOS 传输门既可传输数字信号，