实验四 OC门与三态门

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1、 实验四实验四 OC门和门和TS门门（1 1）熟悉）熟悉 OC 门和门和TSL门的逻辑功能。门的逻辑功能。（2 2）掌握）掌握OC门的典型应用，用门的典型应用，用OC门构成门构成“线与线与”， 了解了解 RL对对OC电路的影响。电路的影响。1.1.实验目的实验目的（3 3）掌握）掌握OC门实现电平转换原理，门实现电平转换原理， 实现实现TTL与与CMOS电路的接口转换电路。电路的接口转换电路。（1 1）实验设备：数字电子技术实验箱、示波器、）实验设备：数字电子技术实验箱、示波器、 万用表各一台。万用表各一台。（2 2）实验器件：）实验器件：TTLTTL芯片芯片 74LS0374LS03、74L

2、S0074LS00、 74LS125(74LS126) 74LS125(74LS126)、CD4069 CD4069 各各1 1片。片。 电阻电阻200200欧、欧、2020千欧和电位器千欧和电位器1010千欧各一只。千欧各一只。2. 2. 实验仪器及器件实验仪器及器件（4 4）掌握三态门的典型应用，用）掌握三态门的典型应用，用TS门构成总线结构。门构成总线结构。（1 1）集电极开路的门电路）集电极开路的门电路( (OC门门) ) 输出端不能并联使用。输出端不能并联使用。 电源一经确定，输出高电平固定。电源一经确定，输出高电平固定。 不能驱动较大电流、较高电压的负载。不能驱动较大电流、较高电压

3、的负载。3. 3. 实验原理实验原理TTL与非门的推拉式与非门的推拉式输出电路结构局限性输出电路结构局限性：图示：推拉式输出级并联图示：推拉式输出级并联 实验四实验四 OC门和门和TS门门OCOC与非门的电路结构和图形符号与非门的电路结构和图形符号 把输出级改成集电极开路的三极管结构把输出级改成集电极开路的三极管结构 OC (Open Collector)门。门。 该电路工作时需该电路工作时需外接负载电阻和电源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通过改变电阻的阻值和电源电压的数值来 调节输出高、低电平和输出端三极管的负载电流大小。调节输出高、低电平和输出端三极管的负载电流

4、大小。 实验四实验四 OC门和门和TS门门 两个两个 OC 结构与非门输出并联，如图所示。结构与非门输出并联，如图所示。 Y 和和 Y1 、Y2 之间的连接方式称为之间的连接方式称为“线与线与”。 T5 和和 T5同时截止时，输出高电平为同时截止时，输出高电平为VOH=VCC ， 因此通过改变因此通过改变 VCC，就可以得到所需的，就可以得到所需的 VOH。 实验四实验四 OC门和门和TS门门式中式中VCC 是外接电源电压，是外接电源电压，IOH 是每个是每个OCOC门输出三极管截止时的漏电流，门输出三极管截止时的漏电流，IIH 是负载门每个是负载门每个输入输入端的端的高电平输入电流。高电平输

5、入电流。计算计算OC门负载电阻最大值门负载电阻最大值的工作状态图：的工作状态图：当所有当所有OC门同时截止时，输出为高电平。门同时截止时，输出为高电平。为保证高电平不低于规定的为保证高电平不低于规定的 VOH 值，值，RL 不能选得过大。不能选得过大。 实验四实验四 OC门和门和TS门门式中式中VOL是规定的输出低电平，是规定的输出低电平，m 是负载门的数目，是负载门的数目，IIL 是是负载门负载门的低电平输入电流。的低电平输入电流。计算计算OC门负载电阻最小门负载电阻最小值的工作状态图：值的工作状态图：当所有当所有OC门只有一个导通时，门只有一个导通时，RL 值不可太小，值不可太小，以确保流

6、入导通以确保流入导通OC门的电流不至超过最大允许的负载电流门的电流不至超过最大允许的负载电流 ILM 。 实验四四 OC门和和TS门例如：例如：输出管截止时的漏电流为输出管截止时的漏电流为 IOH=200A，输出管导通时允许的，输出管导通时允许的 最最大负载电流为大负载电流为 ILM=16mA。G3、G4和和G5均为均为74系列与非门，它们的低电系列与非门，它们的低电平输入电流为平输入电流为IIL=l mA，高电平输入电流为，高电平输入电流为IIH =40A。给定。给定 VCC=5V，要求，要求OC门输出的电平门输出的电平VOH30V，低电平，低电平VOL04V。 实验四实验四 OC门和门和T

7、S门门选定的选定的 R RL L值应在值应在 2.63k2.63k与与 0.35k0.35k之间，考虑标称值之间，考虑标称值 故取故取 实验四实验四 OC门和门和TS门门（2 2）三态输出门电路）三态输出门电路( (TSL门门) )：输出端有三种可能出现的状态：输出端有三种可能出现的状态 即：高阻、高电平、低电平。即：高阻、高电平、低电平。 三态门的电路结构图及图形符号三态门的电路结构图及图形符号(a)(a)高电平控制的三态门高电平控制的三态门 (b)(b)低电平控制的三态门低电平控制的三态门 实验四四 OC门和和TS门 总线结构的总线结构的分时复用：分时复用： 任何时候，要求任何时候，要求只

8、有一个只有一个控制门的控制门的EN为有效电平。为有效电平。用三态门输出门接成总线结构用三态门输出门接成总线结构用三态门输出门实现数据的双向传输用三态门输出门实现数据的双向传输4. 4. 实验内容及步骤实验内容及步骤 实验四四 OC门和和TS门（1 1）用）用OC门实现门实现“线与线与” (a)(a)四四2 2输入与非门输入与非门(oc)74LS03(oc)74LS03 (b)(b)六非门六非门74LS0474LS04 电源电压电源电压VCCVCC为为+5V+5V。负载电阻负载电阻RLRL用用100100电阻和电阻和10K10K电位器串联代替，电位器串联代替，用实验方法确定用实验方法确定RLma

9、xRLmax和和RLminRLmin的值，的值，并与理论计算值相比并与理论计算值相比。计算时取计算时取 V VOHOH=2.8V=2.8V，V VOLOL=0.35V=0.35V，n=4n=4，V VCCCC=+5V=+5V，I IOHOH=0.05mA=0.05mA，I ILMLM=20mA=20mA，I IILIL=1.6mA, I=1.6mA, IIHIH=0.05mA=0.05mA。 OCOC“线与线与”实验电路实验电路负载电阻的测定负载电阻的测定RL 理论值理论值实测值实测值 RL（max） RL（min） 验证：验证： 4321AAAAY+=（2 2）用）用OC门实现电平转换门实现

10、电平转换 BA输入入电平平转换实测数数据表据表OCOC门实现门实现TTLTTLCMOSCMOS接口电路接口电路 实验四四 OC门和和TS门（3 3）用）用OC门驱动大电流负载门驱动大电流负载 当电路在输入当电路在输入A A、B B都为高电平时输出低电平，都为高电平时输出低电平，这时发光二极管发光，这时发光二极管发光，否则，输出高电平，发光二极管熄灭。否则，输出高电平，发光二极管熄灭。注意：注意：驱动电流要小于驱动电流要小于OCOC门输出管门输出管TsTs所能承受的最大值。所能承受的最大值。 （a a）用）用OCOC门驱动发光二极管门驱动发光二极管 实验四四 OC门和和TS门（3 3）用）用OC

11、门驱动大电流负载门驱动大电流负载 当电路在输入当电路在输入A A、B B都为高电平时输出低电平，此时继电器动作，都为高电平时输出低电平，此时继电器动作，常开触点常开触点8 8、9 9端分别与端分别与4 4、1313端连接；端连接；当电路在输入当电路在输入A A、B B都为低电平时输出高电平，此时继电器断开，都为低电平时输出高电平，此时继电器断开，常闭触点常闭触点6 6、1111端分别与端分别与4 4、1313端连接。端连接。注意注意：驱动电流要小于：驱动电流要小于OCOC门输出管门输出管TsTs所能承受的最大值。所能承受的最大值。（b b）用）用OCOC门驱动继电器门驱动继电器 实验四四 OC

12、门和和TS门（4 4）三态（）三态（TSTS）门逻辑功能测试）门逻辑功能测试 四总线缓冲器四总线缓冲器74LSl2574LSl25（低低电平使能有效）电平使能有效） 电源电压为电源电压为5V5V74LSl2674LSl26（高高电平使能有效）电平使能有效） 实验四四 OC门和和TS门测试测试TSTS门的总线功能门的总线功能 通过译码器通过译码器 G G 控制，使控制，使 Y Y0 0Y Y3 3全部为全部为“1 1”， 用万用表测量总线输出端用万用表测量总线输出端 Y Y的电平，并观察的电平，并观察LEDLED状态。状态。 通过通过A A1 1A A0 0控制，使四个使能端控制，使四个使能端

13、交替为交替为“0 0”，观察，观察LEDLED 显示情况，测出显示情况，测出Y Y电平。电平。 记录、分析，整理以上结果。记录、分析，整理以上结果。 三态门实验电路三态门实验电路注意：注意：使能端不能同时有两个或两个以上同时为使能端不能同时有两个或两个以上同时为“0 0”。 实验四四 OC门和和TS门（5 5）三态）三态TSTS门应用（提高部分）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。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：实验内容及数据记录：（1）负载电阻的测定）负载电阻的测定RL 理论值理论值实测值实测值 RL（max） R

14、L（min） 验证：验证： BA输入入（2 2）电平平转换实测数数据表据表（3 3）用）用OCOC门驱动继电器，门驱动继电器， 观察并记录驱动情况。观察并记录驱动情况。 4321AAAAY+=列出真值表列出真值表 注：注：各步骤参照前面给出各步骤参照前面给出 的实验图。的实验图。 实验四四 OC门和和TS门5. 5. 实验预习实验预习复习复习OCOC门的逻辑功能及其线与功能。门的逻辑功能及其线与功能。 复习复习TSLTSL门的逻辑功能及其总线功能。门的逻辑功能及其总线功能。计算实验中计算实验中RLRL的理论值的理论值RLRLmaxmax和和RLRLminmin。6.实验报告实验报告写出计算过程及表达式。写出计算过程及表达式。画出实验电路，并说明有关元件型号和参数值。画出实验电路，并说明有关元件型号和参数值。整理，分析实验数据和结果。整理，分析实验数据和结果。思考题：思考题： 实验四实验四 OC门和门和TS门门