插装与调试OC门CT74L03的“线与”功能

项目二 逻辑门电路基础

任务一 插装与调试OC 门CT74L03的“线与”功能

【学习目标】

1. 熟悉集电极开路门（OC 门）的逻辑功能

2. 掌握OC 门的电路原理

3. 掌握由CT74LS03实现的线与功能电路的仿真调试 【任务引入】

在TTL 门电路中，输出级三极管的集电极是开路的，称为集电极开路门，简称OC 门。集电极开路门可以线与，即将多个OC 门的输出端连接起来。本节课的任务即是掌握由TTL 集电极开路门电路CT74LS03构成的线与功能逻辑电路。

【相关知识】 一、TTL 集成门电路

TTL 门电路是三极管-三极管逻辑门电路，这是把电路元件都制作在同一块硅片上的电路。具有负载能力强、抗干扰能力强、转换速度高的优点。 1. TTL 与非门 （1）TTL 与非门电路

图2-1-1 TTL 与非门典型电路

电路结构：

1）该电路由输入级、中间级和输出级组成 2）输入级由多发射极晶体管VT1和电阻Rb1组成

3）中间级由晶体管VT2和电阻Rc2和Re2组成，VT2的集电极得到反向的信号驱动VT4，VT2的发射极得到同向的信号驱动三极管VT5

4）输出级回路由VT4、VT3和电阻Rc4及二极管VD 组成

（2）TTL 与非门电路工作原理

1）输入端全为高电平时：如u A =u B =u C = 3.6V ，则u B1=2.1V ，VT 2、VT 3导通，VT 4截止。输出端的电位为：u O =U CES ＝0.3V ，输出Vo 为低电平。如图2-1-2所示。

2）输入有低电平时：如u A =0.3V ， u B = u C =3.6V ，则u B1=0.3+0.7=1V ，VT 2、VT 3截止，VT 4导通。忽略i B4，输出端的电位为：u o ≈5―0.7―0.7＝ 3.6V ，

输出Vo 为高电平。如图2-1-3所示。

3）真值表如下： 逻辑功能为：

2. TTL 与非门举例—74LS00

图2-1-4 74LS00引脚排列图

二、集电极开路与非门（OC 门）

上面讲到的普通TTL 与非门，由于采用了推拉式输出电路，因此其输出电阻很低，使用时输出端不能长久接地或与电源短接，因此不能直接让输出端与总线相连，即不允许直接进行上述“线与”。

A B C Y 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1

1

0 1 1 1

1

图2-1-2输入全为高电平时的情况

图2-1-3输入有低电平时的情况

C

B A Y ⋅⋅=

多个普通TTL与非门电路的输出端也不能连接在一起后上总线。因为，当它们的输出端连接在一起上到总线上，只要有一个与非门的输出为高电平时，这个高电平输出端就会直接与其它低电平输出端连通而形成通路，总线上就会有一个很大的电流I c由高电平输出端经总线流向低电平输出端的门电路，该门电路将因功耗过大而极易烧毁。解决的办法：集电极开路，称为集电极开路的与非门，简称OC门。

1.电路结构与逻辑符号

图 2-1-5 OC门电路结构与逻辑符号

OC门在使用时，应根据负载的大小和要求，合理选择外接电阻R C的数值，并将R C和电源U CC连接在OC门的输出端。

2. 功能与应用

（1）功能：实现正常的逻辑功能、提高输出驱动负载的能力、转换TTL到其他电平、实现“线与”功能。外接上拉电阻R的取值范围为几百至几千欧，接入外接电阻

R后：

1）A、B不全为1时，u B1=1V，T2、T3截止，Y=1。

2）A、B全为1时，u B1=2.1V，T2、T3饱和导通，Y=0。

（2）应用：

1）实现线与

图2-1-6 OC门电路线与

两个或多个OC门的输出信号在输出端直接相与的逻辑功能，称为线与。非OC门

不能进行这种线与，否则容易破坏门电路。

线与的逻辑功能表达式为：2）驱动显示器

CD

AB

Y

Y

Y⋅

=

⋅

=2

1

图2-1-7 OC门电路驱动负载

上图是用OC门驱动发光二极管的显示电路，该电路只有在输入全为高电平时，输出才为低电平，发光二极管导通发光，否则输出高电平，发光二极管熄灭。

3）实现电平转换

图2-1-8 OC门电路电平转换

上图是用OC门实现的电平转换器，输入A、B的信号来自于TTL与非门的输出电平，它输出的高电平可以适应下一级电路对高电平的要求。输出的低电平仍为0.3V。

三、TTL数字集成电路及主要参数

（1）74：标准系列，前面介绍的TTL门电路都属于74系列，其典型电路与非门的平均传输时间tpd＝10ns，平均功耗P＝10mW。

（2）74H：高速系列，是在74系列基础上改进得到的，其典型电路与非门的平均传输时间tpd＝6ns，平均功耗P＝22mW。

（3）74S：肖特基系列，是在74H系列基础上改进得到的，其典型电路与非门的平均传输时间tpd＝3ns，平均功耗P＝19mW。

(4) CT74L低功耗系列,又称LTTL系列，电路的平均功耗约为lmW／门，平均传输

延迟约为33ns／门。

（5）CT74S肖特基系列,又称STTL系列。其平均传输延迟时间为3ns／门，平均功耗约为19mW。

（6）CT74LS低功耗肖特基系列,又称LSTTL系列。其平均传输延迟时间为9.5ns ／门，平均功耗约为2mW／门。

（1）输出高电平UOH：TTL与非门的一个或几个输入为低电平时的输出电平。产品规范值UOH≥2.4V，标准高电平USH＝2.4V。

（2）高电平输出电流IOH：输出为高电平时，提供给外接负载的最大输出电流，超过此值会使输出高电平下降。IOH表示电路的拉电流负载能力。

（3）输出低电平UOL：TTL与非门的输入全为高电平时的输出电平。产品规范值UOL≤0.4V，标准低电平USL＝0.4V。

（4）低电平输出电流IOL：输出为低电平时，外接负载的最大输出电流，超过此值会使输出低电平上升。IOL表示电路的灌电流负载能力。