实验四 OC门与三态门
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负载电阻的测定 RL RL（max） RL（min） 验证：Y = A + A2 +A3+A4 1 理论值 实测值
OC“线与”实验电路
（2）用OC门实现电平转换 OC门实现TTL～CMOS接口电路
电平转换实测数据表 输入 A
1 1
B
1
C
D
Y
0
实验四
OC门和TS门
（3）用OC门驱动大电流负载
（a）用OC门驱动发光二极管
当电路在输入A、B都为高电平时输出低电平， 这时发光二极管发光， 否则，输出高电平，发光二极管熄灭。 注意：驱动电流要小于OC门输出管Ts所能承受的最大值。
实验四
OC门和TS门
（3）用OC门驱动大电流负载
（b）用OC门驱动继电器
当电路在输入A、B都为高电平时输出低电平，此时继电器动作， 常开触点8、9端分别与4、13端连接； 当电路在输入A、B都为低电平时输出高电平，此时继电器断开， 常闭触点6、11端分别与4、13端连接。
实验四
1. 实验目的
OC门和TS门
（1）熟悉 OC 门和TSL门的逻辑功能。 （2）掌握OC门的典型应用，用OC门构成“线与”， 了解 RL对OC电路的影响。 （3）掌握OC门实现电平转换原理， 实现TTL与CMOS电路的接口转换电路。 （4）掌握三态门的典型应用，用TS门构成总线结构。
2. 实验仪器及器件
大负载电流为 ILM=16mA。G3、G4和G5均为74系列与非门，它们的低电
RL (max)
RL (min)
' VCC VOL I LM mI IL
5 0.4 k 0.35k 16 3 1
选定的 RL值应在 2.63kΩ 与 0.35kΩ 之间，考虑标称值 故取 RL 1k
实验四
OC门和TS门
当所有OC门同时截止时，输出为高电平。
为保证高电平不低于规定的 VOH 值，RL 不能选的工作状态图：
' VCC VOH nIOH mI IH
RL (max)
式中VCC’ 是外接电源电压，
IOH 是每个OC门输出三极管截止时的漏电流，IIH 是负载门每个输入
（1）实验设备：数字电子技术实验箱、示波器、 万用表各一台。 （2）实验器件：TTL芯片 74LS03、74LS00、 74LS125(74LS126)、CD4069 各1片。 电阻200欧、20千欧和电位器10千欧各一只。
实验四
3. 实验原理
OC门和TS门
（1）集电极开路的门电路(OC门)
TTL与非门的推拉式 输出电路结构局限性：
３．计算实验中RL的理论值RLmax和RLmin。
实验四
6.实验报告
OC门和TS门
１．写出计算过程及表达式。 ２．画出实验电路，并说明有关元件型号和参数值。 ３．整理，分析实验数据和结果。 思考题：
实验四
OC门和TS门
（2）三态输出门电路(TSL门)：输出端有三种可能出现的状态 即：高阻、高电平、低电平。
三态门的电路结构图及图形符号 (a)高电平控制的三态门 (b)低电平控制的三态门
实验四
OC门和TS门
总线结构的分时复用： 任何时候，要求只有一个控制门的EN为有效电平。
用三态门输出门实现数据的双向传输 用三态门输出门接成总线结构
调节输出高、低电平和输出端三极管的负载电流大小。
实验四
OC门和TS门
两个 OC 结构与非门输出并联，如图所示。 Y 和 Y1 、Y2 之间的连接方式称为“线与”。
Y1 = AB Y2 = CD T5 和 T5’同时截止时，输出高电平为VOH=VCC’ ， Y = Y1 • Y2 = AB • CD = V + 。 因此通过改变 VCC’，就可以得到所需的ABOHCD
1 1
Y0 1
（4）测试TSL三态门
Y1 1 1 0 1 1 Y2 1 1 1 0 1 Y3 1 1 1 1 0 Y (V)
灯
理论值
实测值
0 1 1 1
（3）用OC门驱动继电器， 观察并记录驱动情况。
B
1
C
D
Y
注：各步骤参照前面给出 的实验图。
0
实验四
5. 实验预习
OC门和TS门
１．复习OC门的逻辑功能及其线与功能。 ２．复习TSL门的逻辑功能及其总线功能。
① 输出端不能并联使用。 ② 电源一经确定，输出高电平固定。 ③ 不能驱动较大电流、较高电压的负载。
图示：推拉式输出级并联
实验四
OC门和TS门
把输出级改成集电极开路的三极管结构——
OC (Open Collector)门。
OC与非门的电路结构和图形符号 该电路工作时需外接负载电阻和电源。 通过改变电阻的阻值和电源电压的数值来
实验四
OC门和TS门
最
例如：输出管截止时的漏电流为 IOH=200μ A，输出管导通时允许的 平输入电流为IIL=l mA，高电平输入电流为IIH =40μ A。给定 V'CC=5V，要求OC门输出的电平VOH≥3．0V，低电平VOL≤0．4V。
' VCC VOH 53 k 2.63k nIOH mI IH 2 0.2 9 0.04
注意：驱动电流要小于OC门输出管Ts所能承受的最大值。
实验四
OC门和TS门
（4）三态（TS）门逻辑功能测试
四总线缓冲器74LSl25 （低电平使能有效） 电源电压为＋5V 74LSl26（高电平使能有效）
实验四
测试TS门的总线功能
① 通过译码器 G 控制，使 Y0～Y3全部为“1”， 用万用表测量总线输出端 Y的电平，并观察LED状态。 ② 通过A1A0控制，使四个使能端 交替为“0”，观察LED 显示情况，测出Y电平。 ③ 记录、分析，整理以上结果。
实验四
4. 实验内容及步骤
OC门和TS门
（1）用OC门实现“线与”
(a)四2输入与非门(oc)74LS03 电源电压VCC为+5V。
(b)六非门74LS04
负载电阻RL用100Ω 电阻和10K电位器串联代替， 用实验方法确定RLmax和RLmin的值， 并与理论计算值相比。
计算时取 VOH=2.8V， VOL=0.35V， n=4，VCC=+5V， IOH=0.05mA，ILM=20mA， IIL=1.6mA, IIH=0.05mA。
OC门和TS门
三态门实验电路 注意：使能端不能同时有两个或两个以上同时为“0”。
实验四
OC门和TS门
（5）三态TS门应用（提高部分）
设计一个四信号输出的总线接口电路。参考电路见图所示。
实验内容及数据记录：
（1）负载电阻的测定 RL RL（max） RL（min） 验证： Y = A + A2 +A3+A4 1 列出真值表 （2）电平转换实测数据表 输入 A
端的高电平输入电流。
实验四
OC门和TS门
当所有OC门只有一个导通时，RL 值不可太小， 以确保流入导通OC门的电流不至超过最大允许的负载电流 ILM 。
计算OC门负载电阻最小
值的工作状态图：
RL(min)
' VCC VOL I LM mI IL
式中VOL是规定的输出低电平，
m’ 是负载门的数目，IIL 是负载门的低电平输入电流。
OC“线与”实验电路
（2）用OC门实现电平转换 OC门实现TTL～CMOS接口电路
电平转换实测数据表 输入 A
1 1
B
1
C
D
Y
0
实验四
OC门和TS门
（3）用OC门驱动大电流负载
（a）用OC门驱动发光二极管
当电路在输入A、B都为高电平时输出低电平， 这时发光二极管发光， 否则，输出高电平，发光二极管熄灭。 注意：驱动电流要小于OC门输出管Ts所能承受的最大值。
实验四
OC门和TS门
（3）用OC门驱动大电流负载
（b）用OC门驱动继电器
当电路在输入A、B都为高电平时输出低电平，此时继电器动作， 常开触点8、9端分别与4、13端连接； 当电路在输入A、B都为低电平时输出高电平，此时继电器断开， 常闭触点6、11端分别与4、13端连接。
实验四
1. 实验目的
OC门和TS门
（1）熟悉 OC 门和TSL门的逻辑功能。 （2）掌握OC门的典型应用，用OC门构成“线与”， 了解 RL对OC电路的影响。 （3）掌握OC门实现电平转换原理， 实现TTL与CMOS电路的接口转换电路。 （4）掌握三态门的典型应用，用TS门构成总线结构。
2. 实验仪器及器件
大负载电流为 ILM=16mA。G3、G4和G5均为74系列与非门，它们的低电
RL (max)
RL (min)
' VCC VOL I LM mI IL
5 0.4 k 0.35k 16 3 1
选定的 RL值应在 2.63kΩ 与 0.35kΩ 之间，考虑标称值 故取 RL 1k
实验四
OC门和TS门
当所有OC门同时截止时，输出为高电平。
为保证高电平不低于规定的 VOH 值，RL 不能选的工作状态图：
' VCC VOH nIOH mI IH
RL (max)
式中VCC’ 是外接电源电压，
IOH 是每个OC门输出三极管截止时的漏电流，IIH 是负载门每个输入
（1）实验设备：数字电子技术实验箱、示波器、 万用表各一台。 （2）实验器件：TTL芯片 74LS03、74LS00、 74LS125(74LS126)、CD4069 各1片。 电阻200欧、20千欧和电位器10千欧各一只。
实验四
3. 实验原理
OC门和TS门
（1）集电极开路的门电路(OC门)
TTL与非门的推拉式 输出电路结构局限性：
３．计算实验中RL的理论值RLmax和RLmin。
实验四
6.实验报告
OC门和TS门
１．写出计算过程及表达式。 ２．画出实验电路，并说明有关元件型号和参数值。 ３．整理，分析实验数据和结果。 思考题：
实验四
OC门和TS门
（2）三态输出门电路(TSL门)：输出端有三种可能出现的状态 即：高阻、高电平、低电平。
三态门的电路结构图及图形符号 (a)高电平控制的三态门 (b)低电平控制的三态门
实验四
OC门和TS门
总线结构的分时复用： 任何时候，要求只有一个控制门的EN为有效电平。
用三态门输出门实现数据的双向传输 用三态门输出门接成总线结构
调节输出高、低电平和输出端三极管的负载电流大小。
实验四
OC门和TS门
两个 OC 结构与非门输出并联，如图所示。 Y 和 Y1 、Y2 之间的连接方式称为“线与”。
Y1 = AB Y2 = CD T5 和 T5’同时截止时，输出高电平为VOH=VCC’ ， Y = Y1 • Y2 = AB • CD = V + 。 因此通过改变 VCC’，就可以得到所需的ABOHCD
1 1
Y0 1
（4）测试TSL三态门
Y1 1 1 0 1 1 Y2 1 1 1 0 1 Y3 1 1 1 1 0 Y (V)
灯
理论值
实测值
0 1 1 1
（3）用OC门驱动继电器， 观察并记录驱动情况。
B
1
C
D
Y
注：各步骤参照前面给出 的实验图。
0
实验四
5. 实验预习
OC门和TS门
１．复习OC门的逻辑功能及其线与功能。 ２．复习TSL门的逻辑功能及其总线功能。
① 输出端不能并联使用。 ② 电源一经确定，输出高电平固定。 ③ 不能驱动较大电流、较高电压的负载。
图示：推拉式输出级并联
实验四
OC门和TS门
把输出级改成集电极开路的三极管结构——
OC (Open Collector)门。
OC与非门的电路结构和图形符号 该电路工作时需外接负载电阻和电源。 通过改变电阻的阻值和电源电压的数值来
实验四
OC门和TS门
最
例如：输出管截止时的漏电流为 IOH=200μ A，输出管导通时允许的 平输入电流为IIL=l mA，高电平输入电流为IIH =40μ A。给定 V'CC=5V，要求OC门输出的电平VOH≥3．0V，低电平VOL≤0．4V。
' VCC VOH 53 k 2.63k nIOH mI IH 2 0.2 9 0.04
注意：驱动电流要小于OC门输出管Ts所能承受的最大值。
实验四
OC门和TS门
（4）三态（TS）门逻辑功能测试
四总线缓冲器74LSl25 （低电平使能有效） 电源电压为＋5V 74LSl26（高电平使能有效）
实验四
测试TS门的总线功能
① 通过译码器 G 控制，使 Y0～Y3全部为“1”， 用万用表测量总线输出端 Y的电平，并观察LED状态。 ② 通过A1A0控制，使四个使能端 交替为“0”，观察LED 显示情况，测出Y电平。 ③ 记录、分析，整理以上结果。
实验四
4. 实验内容及步骤
OC门和TS门
（1）用OC门实现“线与”
(a)四2输入与非门(oc)74LS03 电源电压VCC为+5V。
(b)六非门74LS04
负载电阻RL用100Ω 电阻和10K电位器串联代替， 用实验方法确定RLmax和RLmin的值， 并与理论计算值相比。
计算时取 VOH=2.8V， VOL=0.35V， n=4，VCC=+5V， IOH=0.05mA，ILM=20mA， IIL=1.6mA, IIH=0.05mA。
OC门和TS门
三态门实验电路 注意：使能端不能同时有两个或两个以上同时为“0”。
实验四
OC门和TS门
（5）三态TS门应用（提高部分）
设计一个四信号输出的总线接口电路。参考电路见图所示。
实验内容及数据记录：
（1）负载电阻的测定 RL RL（max） RL（min） 验证： Y = A + A2 +A3+A4 1 列出真值表 （2）电平转换实测数据表 输入 A
端的高电平输入电流。
实验四
OC门和TS门
当所有OC门只有一个导通时，RL 值不可太小， 以确保流入导通OC门的电流不至超过最大允许的负载电流 ILM 。
计算OC门负载电阻最小
值的工作状态图：
RL(min)
' VCC VOL I LM mI IL
式中VOL是规定的输出低电平，
m’ 是负载门的数目，IIL 是负载门的低电平输入电流。