集電極開路門(OC門)
考察下圖所示的情況。當將圖中所示的兩個邏輯門的輸出連接在一起,并且當?shù)谝粋€門的輸出為高電平(第一個門的T4導通),第二個門的輸出為低電平(第二個門的T3導通)時,正如圖中紅線所示將出現(xiàn)一個大電流通道,很可能導致晶體管的損壞。
為了避免線與時的產(chǎn)生大電流,可以采用集電極開路門(簡稱OC門)來解決 。所謂集電極開路是指從TTL與非門電路的推挽式輸出級中刪去電壓跟隨器,如下圖所示:
對于一個兩輸入端的OC門,其在電路中的符號可用下圖來表示:
為了實現(xiàn)線與的邏輯功能,可將多個門電路輸出管T3的集電極至電源VCC之間,加一公共的上拉電阻RP,如下圖所示。為了簡明起見,圖中以兩個OC門并聯(lián)為例,其中圖標“”表示集電極開路之意。
上拉電阻Rp的值可以這樣來計算,主要考慮OC門必須驅(qū)動一定的拉電流或灌電流負載。有關這兩類負載的概念前已討論,這里仍然適用 ,所不同的是驅(qū)動門是由多個TTL門的輸出端直接并聯(lián)而成。當OC門中的一個TTL門的輸出為低電平 ,其他為高電平時,灌電流將由一個輸出BJT(如T1或T2)承擔 ,這是一種極限情況,此時上拉電阻RP具有限制電流的作用。為保證IOL不超過額定值IOL(max),必須合理選用RP的值。例如VCC=5V,RP=1kΩ,則IOL=5mA。
另一方面,由于門電路的輸出、輸入電容和接線電容的存在,RP的大小必將影響OC門的開關速度。RP的值愈大,負載電容的充電時間常數(shù)亦愈大,因而開關速度愈慢。RP的最小值RP(min)可按下式來確定
:
RP的最大值RP(max)可按下式來確定:
實際上,RP的值選在RP(min)和RP(max)之間,并且選用靠近RP(min)的標準值。
例:設TTL與非門74LS01(OC)驅(qū)動8個74LS04(反相器),試確定一合適大小的上拉電阻RP,設VCC=5V。
由以上計算可知Rp的值可在985Ω至18.75kΩ之間選擇 。為使電路有較快的開關速度,可選用一標準值為1kΩ的電阻器為宜。
集電極開路門除了可以實現(xiàn)多門的線與邏輯關系外,還可用于直接驅(qū)動較大電流的負載。
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