OC门及三态门

1、CT74LS00管脚图和实物图该集成块中有该集成块中有四个独立的与四个独立的与非门，每个门非门，每个门的输入端为的输入端为2个，所以称为个，所以称为四四-二输入二输入注意！在实际使用中，必注意！在实际使用中，必须注意管脚的排列！须注意管脚的排列！ 使用时需使用时需外接外接上拉电阻上拉电阻 RL 即即 Open collector gate，简称简称 OC 门。门。 常用的有集电极开路与非门、三态门、或非门、与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或非门和异或门等。它们都是在与非门基础上发展出来的，的，TTL 与非门的上述特性对这些门电路大多

2、适用。与非门的上述特性对这些门电路大多适用。 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 门电路门电路 ( (一一) )集电极开路与非门集电极开路与非门 1. 电路、逻辑符号和工作原理电路、逻辑符号和工作原理 功功 能能 OC门门 OC门具有与非逻门具有与非逻辑功能，其逻辑表达辑功能，其逻辑表达式为式为 。 CBAY输入端有一个或数个为低电平时，输出高电平。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，输出低电平输入均为高电平时，输出低电平 即即有有0出出1 ，全，全1出出0( (二二) )TTL 与非门的工作原理与非门的工作

3、原理 TTL 电路输入端悬电路输入端悬空时相当于输入高电平。空时相当于输入高电平。注意注意 相当于与门作用。相当于与门作用。 因为因为 Y1、Y2 中有低电中有低电平时，平时，Y 为低电平；只有为低电平；只有 Y1、Y2 均为高电平时，均为高电平时，Y才为高电平，故才为高电平，故 Y = Y1 Y2。2. 应用应用 ( (1) ) 实现线与实现线与两个或多个两个或多个 OC 门的输出端直接相连，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。相当于将这些输出信号相与，称为线与。 Y只有只有 OC 门才能实现线与。普通门才能实现线与。普通 TTL 门输出端不能并联，否则可能损坏器件。门输

4、出端不能并联，否则可能损坏器件。注意注意CDABCDABY TTLCMOSRLVDD+5 V( (3) )实现电平转换实现电平转换 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。应用同种类门电路的高低电平标准不一样。应用 OC 门就门就可以适应负载门对电平的要求。可以适应负载门对电平的要求。OC 门的门的 UOL 0.3V，UOH VDD，正好，正好符合符合 CMOS 电路电路 UIH VDD，UIL 0的要求。的要求。 VDDRL OC门可以直接接较大电流的负载，如继电器、指示灯、发光二门可以直接接较大电流的负载，如继电

5、器、指示灯、发光二极管等。普通极管等。普通TTL 与非门不允许直接驱动电压高于与非门不允许直接驱动电压高于5V的负载，否的负载，否则将被损坏。则将被损坏。( (二二) )三态输出门三态输出门 1. 电路、逻辑符号和工作原理电路、逻辑符号和工作原理只有当使能信号只有当使能信号 EN = 0 时才允许三态时才允许三态门工作，故称门工作，故称 EN 低电平有效低电平有效。EN 称使能信号或控制信号，称使能信号或控制信号，A、B 称数据信号。称数据信号。当当 EN = 0 时，时，Y = AB，三态门处于工作态；三态门处于工作态；当当 EN = 1 时，三态门输出呈时，三态门输出呈现高阻态，又现高阻态

6、，又称称禁止态。禁止态。 三态门的输出有三态门的输出有0、1、高阻三种状态，故称三态门。、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。和输出之间呈现开路状态。EN 即即 Enable功能表功能表Z0AB1YEN使能端的两种控制方式使能端的两种控制方式使能端低电平有效使能端低电平有效使能端高电平有效使能端高电平有效功能表功能表Z1AB0YENEN逻辑符号逻辑符号名名 称称输出表达式输出表达式3 3、常用三态门的图形符号和输出逻辑表达式、常用三态门的图形符号和输出逻辑表达式Y =Y =高阻 （EN

7、=0 时）A （EN=1 时）Y =Y =A （EN= 0 时）高阻 （EN= 1 时）Y =Y =高阻 （EN= 0 时）AB （EN=1 时）Y =Y =高阻 （EN= 1 时）AB （EN=0 时）三态非门（1 控制有效）1 1ENENAY1 1ENENAY&ENENAYB&ENENAYB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. 三态门的应用三态门的应用 说明：任何时刻说明：任何时刻 EN1、EN2、EN3 中只中只能有一个为有效电平，能有一个为有效电平，使相应三态门工作，使相应三态门工作，而其他三态输出门处于高阻状态，从而实现而其

8、他三态输出门处于高阻状态，从而实现了总线的复用。了总线的复用。AEN&BAEN&BAEN&BENENEN111222333总线G1G2G3（a）组成单向总线）组成单向总线实现信号的分时单向传送。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。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”。EN1EN2 EN3总线传递100G1路数据010G2路数据001G4路数据（b）组成双向总线，实现信号的分时双向传送。）组成双向总线，实现信号的分时双向传送。2DIEN/D1D1总线I1OENGENGDO请你分析该电路如何实

9、现双向总线传输？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集成逻辑门的使用要点 ( (1) )电源电压用电源电压用 + 5 V， 74 系列应满足系列应满足 5 V 5% 。( (2) )输出端的连接输出端的连接 普通普通 TTL 门输出端不允许直接并联使用。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。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，但公共输出端和集电极开路门输出端可并联使用，但公共输出端和电源电源 VCC 之间应接负

10、载电阻之间应接负载电阻 RL。 输出端不允许直接接电源输出端不允许直接接电源 VCC 或直接接地。或直接接地。输出电流应小于产品手册上规定的最大值。输出电流应小于产品手册上规定的最大值。 4. 多余输入端的处理多余输入端的处理 与门和与非门的多余输入端接逻辑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。或者与有用输入端并接。接接 VCC通过通过 1 10 k 电阻接电阻接 VCC与有用输入端并接与有用输入端并接TTL 电路输入端悬空时相当于输入高电平，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做实验时与门和与非门等的多余输入端可悬空，多余输入端可悬空，但使用中多余输

11、入端一般不悬空，以防止干扰。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或者与有用输入端并接 例例 欲用下列电路实现非运算，试改错。欲用下列电路实现非运算，试改错。( (ROFF 700 ，RON 2.1 k )解：解：OC 门输出门输出端需外接端需外接上拉电阻上拉电阻RC5.1kY = 1Y = 0 RI RON ，相应输入，相应输入端为高电平。端为高电平。510 RI ROFF ，相应，相应输入端为低电平。输入端为低电平。小 结TTL门电路（与非门）门电路（与非门）其他功能的其他功能的TTL门电路门电路TTL

12、门电路的使用注意事项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门门：集电极开路门三态门三态门：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、三、CMOS 数字集成电路应用要点数字集成电路应用要点 ( (一一) )CMOS 数字集成电路系列数字集成电路系列 CMOS4000 系列系列 功耗极低、抗干扰能力强；功耗极低、抗干扰能力强；电源电压范围宽电源电压范围宽 VDD = 3 15 V；工作频率低，工作频率低，fmax = 5 MHz；驱动能力差驱动能力差。高速高速CMOS 系列系列( (

13、又称又称 HCMOS 系列系列) ) 功耗极低、抗干扰能力强；电功耗极低、抗干扰能力强；电源电压范围源电压范围 VDD = 2 6 V；工作频率高，工作频率高，fmax = 50 MHz；驱动能力强。驱动能力强。 民品民品 军品军品 VDD = 2 6 V T 表示与表示与 TTL 兼容兼容VDD = 4.5 5.5 V CC54HC / 74HC 系列系列CC54HC / 74HC 系列系列 TT按按电源电压电源电压不同分为不同分为 按工作温度不同分为按工作温度不同分为 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 电路允许的电

14、源电压范围不同，电路允许的电源电压范围不同， 一般多用一般多用 + + 5 V。电源电压越高，抗干扰能力也越强。电源电压越高，抗干扰能力也越强。 ( (二二) )CMOS 集成逻辑门使用要点集成逻辑门使用要点 2. 闲置输入端的处理闲置输入端的处理 不允许悬空。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，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。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；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。或门和或非门的闲置输入

15、端可接地或低电平。 学习要求：学习要求： 了解了解 TTL 和和 CMOS 电路的主要差异。电路的主要差异。 了解了解集成门电路的选用和应用。集成门电路的选用和应用。 3.5 集成逻辑门电路的应用集成逻辑门电路的应用 TTL和和COMS电路比较：电路比较：1 1）TTLTTL电路是电流控制器件，而电路是电流控制器件，而COMSCOMS电路是电压控电路是电压控 制器件。制器件。 2 2）TTLTTL电路的速度快，传输延迟时间短电路的速度快，传输延迟时间短(5-10ns)(5-10ns)， 但是功耗大。但是功耗大。 COMSCOMS电路的速度慢，传输延迟时间长电路的速度慢，传输延迟时间长(25-5

16、0ns),(25-50ns), 但功耗低。但功耗低。 COMS电路本身的功耗与输入信号的脉冲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，这是频率有关，频率越高，芯片集越热，这是正常现象。正常现象。 一、一、CMOS 门门电路比之电路比之 TTL 的主要特点的主要特点 注意：注意：CMOS 电路的扇出系数大是由于其负载门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，的输入阻抗很高，所需驱动功率极小，并非并非 CMOS 电电路的驱动能力比路的驱动能力比 TTL 强。强。实际上实际上 CMOS4000 系列驱动系列驱动能力远小于能力远小于 TTL，HCMOS 驱动

17、能力与驱动能力与 TTL 相近。相近。 功耗极低功耗极低 抗干扰能力强抗干扰能力强 电源电压范围宽电源电压范围宽 输出信号摆幅大输出信号摆幅大( (UOH VDD，UOL 0 V) ) 输入阻抗高输入阻抗高 扇出系数大扇出系数大 二、集成逻辑门电路的选用二、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，可选用若对功耗和抗干扰能力要求一般，可选用 TTL 电路。电路。目前多用目前多用 74LS 系列，它的功系列，它的功耗较小，工作频率一般可用至耗较小，工作频率一般可用至 20 MHz；如工作频率较高，可选用如工作频率

18、较高，可选用 CT74ALS 系列，系列，其工作频率一般可至其工作频率一般可至 50 MHz。 若要求功耗低、抗干扰能力强，则应选用若要求功耗低、抗干扰能力强，则应选用 CMOS 电路。电路。其中其中 CMOS4000 系列一般用于系列一般用于工作频率工作频率 1 MHz 以下、驱动能力要求不高的以下、驱动能力要求不高的场合；场合；HCMOS 常用于工作频率常用于工作频率 20 MHz 以下、以下、要求较强驱动能力的场合。要求较强驱动能力的场合。 解：解：三、集成逻辑门电路应用举例三、集成逻辑门电路应用举例 例例 试改正下图电路的错误，使其正常工作。试改正下图电路的错误，使其正常工作。CMOS

19、 门门TTL 门门OD 门门(a)(b)(c)(d)VDDCMOS 门门Ya = ABVDDYb = A + BTTL 门门OD 门门Yc = AVDDENYd=ABEN = 1 时时EN = 0 时时OD 门门&TTL 门门悬空悬空CMOS 门门悬空悬空门电路是组成数字电路的基本单元之一，最基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、三态门门、与或非门、异或门、输出开路门、三态门和和 CMOS

20、传输门等。门电路的传输门等。门电路的学习重点是常学习重点是常用集成门的逻辑功能、外特性和应用方法。用集成门的逻辑功能、外特性和应用方法。 本章小结本章小结TTL 数字集成电路主要有数字集成电路主要有 CT74 标准系列、标准系列、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 先进肖特基系列和先进肖特基系列和 CT74ALS先进低功耗肖特基系列。其中，先进低功耗肖特基系列。其中，CT74L 系列系列功耗最小，功耗最小，CT74AS 系列工作频率最高。系列工作频率最高。 通常用

21、功耗通常用功耗 - - 延迟积来综合评价门电路性能。延迟积来综合评价门电路性能。 CT74LS 系列功耗系列功耗- -延迟积很小、性能优越、延迟积很小、性能优越、品种多、价格便宜，实用中多选用之。品种多、价格便宜，实用中多选用之。ALSTTL 系列性能更优于系列性能更优于 LSTTL，但品种少、价格较高。但品种少、价格较高。CMOS 数字集成电路主要有数字集成电路主要有 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，负载能力差，但功耗极低、抗干扰能力强，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电源电

22、压范围宽，因此，在工作频率不高的情况下应用很多。况下应用很多。CC74HC 和和 CC74HCT 两个两个系列的工作频率和负载能力都已达到系列的工作频率和负载能力都已达到 TTL 集集成电路成电路 CT74LS的水平，但功耗、抗干扰能力的水平，但功耗、抗干扰能力和对电源电压变化的适应性等比和对电源电压变化的适应性等比 CT74LS 更优更优越。因此，越。因此，CMOS 电路在数字集成电路中，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。字集成电路的发展方向。 应用集成门电路时，应注意：应用集成门电路时，应注意： TT

23、L电路只能用电路只能用5 V( (74系列允许误差系列允许误差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。一般情况下，。一般情况下，CMOS 门多门多用用 5 V，以便与以便与 TTL 电路兼容电路兼容。 ( (1) )电源电压的正确使用电源电压的正确使用 ( (2) )输出端的连接输出端的连接 开路门的输出端可并联使用实现线与开路门的输出端可并联使用实现线与，还可用来驱动需，还可用来驱动需要一定功率的负载。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，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。但三态输出门必须分时使能。使用三态门时，需注使用三态门时，需注意使能端的有效电平。意使能端的有效电平。 普通门普通门( (具有推拉式输出结构具有推拉式输出结构) )的输出端不的输出端不允许直接并联实现线与允许直接并联实现线与。( (3) ) 闲置输入端的处理闲置输入端的处理 ( (4) )信号信号的正确使用的正确使用 TTL 电