集電極開(kāi)路門(mén)(OC門(mén))
考察下圖所示的情況。當(dāng)將圖中所示的兩個(gè)邏輯門(mén)的輸出連接在一起,并且當(dāng)?shù)谝粋€(gè)門(mén)的輸出為高電平(第一個(gè)門(mén)的T4導(dǎo)通),第二個(gè)門(mén)的輸出為低電平(第二個(gè)門(mén)的T3導(dǎo)通)時(shí),正如圖中紅線所示將出現(xiàn)一個(gè)大電流通道,很可能導(dǎo)致晶體管的損壞。
為了避免線與時(shí)的產(chǎn)生大電流,可以采用集電極開(kāi)路門(mén)(簡(jiǎn)稱OC門(mén))來(lái)解決 。所謂集電極開(kāi)路是指從TTL與非門(mén)電路的推挽式輸出級(jí)中刪去電壓跟隨器,如下圖所示:
對(duì)于一個(gè)兩輸入端的OC門(mén),其在電路中的符號(hào)可用下圖來(lái)表示:
為了實(shí)現(xiàn)線與的邏輯功能,可將多個(gè)門(mén)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(jiǎn)明起見(jiàn),圖中以兩個(gè)OC門(mén)并聯(lián)為例,其中圖標(biāo)“”表示集電極開(kāi)路之意。
上拉電阻Rp的值可以這樣來(lái)計(jì)算,主要考慮OC門(mén)必須驅(qū)動(dòng)一定的拉電流或灌電流負(fù)載。有關(guān)這兩類負(fù)載的概念前已討論,這里仍然適用 ,所不同的是驅(qū)動(dòng)門(mén)是由多個(gè)TTL門(mén)的輸出端直接并聯(lián)而成。當(dāng)OC門(mén)中的一個(gè)TTL門(mén)的輸出為低電平 ,其他為高電平時(shí),灌電流將由一個(gè)輸出BJT(如T1或T2)承擔(dān) ,這是一種極限情況,此時(shí)上拉電阻RP具有限制電流的作用。為保證IOL不超過(guò)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(mén)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(mén)的開(kāi)關(guān)速度。RP的值愈大,負(fù)載電容的充電時(shí)間常數(shù)亦愈大,因而開(kāi)關(guān)速度愈慢。RP的最小值RP(min)可按下式來(lái)確定
:
RP的最大值RP(max)可按下式來(lái)確定:
實(shí)際上,RP的值選在RP(min)和RP(max)之間,并且選用靠近RP(min)的標(biāo)準(zhǔn)值。
例:設(shè)TTL與非門(mén)74LS01(OC)驅(qū)動(dòng)8個(gè)74LS04(反相器),試確定一合適大小的上拉電阻RP,設(shè)VCC=5V。
由以上計(jì)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(kāi)關(guān)速度,可選用一標(biāo)準(zhǔn)值為1kΩ的電阻器為宜。
集電極開(kāi)路門(mén)除了可以實(shí)現(xiàn)多門(mén)的線與邏輯關(guān)系外,還可用于直接驅(qū)動(dòng)較大電流的負(fù)載。
評(píng)論