实验四
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实验四 OC 门和 TS 门. 实验目的. ( 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 R L 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. ( 1 )实验设备:数字电子技术实验箱、示波器、 万用表各一台。.

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实验四 OC 门和 TS 门

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Presentation Transcript


Oc ts

实验四OC门和TS门

  • 实验目的

(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

(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。


Oc ts

实验四OC门和TS门

3. 实验原理

(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:

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


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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

调节输出高、低电平和输出端三极管的负载电流大小。


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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”。

T5 和 T5’同时截止时,输出高电平为VOH=VCC’,

因此通过改变 VCC’,就可以得到所需的 VOH。


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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 不能选得过大。

计算OC门负载电阻最大值

的工作状态图:

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 是负载门每个输入端的高电平输入电流。


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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:

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。


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实验四OC门和TS门

选定的 RL值应在 2.63kΩ与 0.35kΩ之间,考虑标称值

故取

例如:输出管截止时的漏电流为 IOH=200μA,输出管导通时允许的 最大负载电流为 ILM=16mA。G3、G4和G5均为74系列与非门,它们的低电平输入电流为IIL=l mA,高电平输入电流为IIH=40μA。给定

V'CC=5V,要求OC门输出的电平VOH≥3.0V,低电平VOL≤0.4V。


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实验四OC门和TS门

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

(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。


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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


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实验四OC门和TS门

4. 实验内容及步骤

(1)用OC门实现“线与”

(a)四2输入与非门(oc)74LS03(b)六非门74LS04

电源电压VCC为+5V。


Oc ts

Y

=

A

+

A

+

A

+

A

1

2

3

4

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“线与”实验电路


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电平转换实测数据表

输入

A

B

(2)用OC门实现电平转换

OC门实现TTL~CMOS接口电路


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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。


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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。

注意:驱动电流要小于OC门输出管Ts所能承受的最大值。


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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)


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实验四OC门和TS门

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。

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”。


Oc ts

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。


Oc ts

(2)电平转换实测数据表

输入

A

B

Y

=

A

+

A

+

A

+

A

1

2

3

4

实验内容及数据记录:

列出真值表

(3)用OC门驱动继电器, 观察并记录驱动情况。

注:各步骤参照前面给出 的实验图。


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实验四OC门和TS门

5. 实验预习

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。

3.计算实验中RL的理论值RLmax和RLmin。


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实验四OC门和TS门

6.实验报告

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:


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