集电极开路门(OC门)

集电极开路门
在工程实践中将两个门的输出端并联以实现与逻辑的功能称为线与。
考察下图所示的情况。当将图中所示的两个逻辑门的输出连接在一起,并且当第一个门的输出为高电平(第一个门的t4导通),第二个门的输出为低电平(第二个门的t3导通)时,正如图中红线所示将出现一个大电流通道,很可能导致晶体管的损坏。
为了避免线与时的产生大电流,可以采用集电极开路门(简称oc门)来解决 。所谓集电极开路是指从ttl与非门电路的推挽式输出级中删去电压跟随器,如下图所示:
对于一个两输入端的oc门,其在电路中的符号可用下图来表示:
为了实现线与的逻辑功能,可将多个门电路输出管t3的集电极至电源vcc之间,加一公共的上拉电阻rp,如下图所示。为了简明起见,图中以两个oc门并联为例,其中图标“”表示集电极开路之意。
上拉电阻rp的值可以这样来计算,主要考虑oc门必须驱动一定的拉电流或灌电流负载。有关这两类负载的概念前已讨论,这里仍然适用 ,所不同的是驱动门是由多个ttl门的输出端直接并联而成。当oc门中的一个ttl门的输出为低电平 ,其他为高电平时,灌电流将由一个输出bjt(如t1或t2)承担 ,这是一种极限情况,此时上拉电阻rp具有限制电流的作用。为保证iol不超过额定值iol(max),必须合理选用rp的值。例如vcc=5v,rp=1kω,则iol=5ma。
另一方面,由于门电路的输出、输入电容和接线电容的存在,rp的大小必将影响oc门的开关速度。rp的值愈大,负载电容的充电时间常数亦愈大,因而开关速度愈慢。rp的最小值rp(min)可按下式来确定

rp的最大值rp(max)可按下式来确定:
实际上,rp的值选在rp(min)和rp(max)之间,并且选用靠近rp(min)的标准值。
例:设ttl与非门74ls01(oc)驱动8个74ls04(反相器),试确定一合适大小的上拉电阻rp,设vcc=5v。
由以上计算可知rp的值可在985ω至18.75kω之间选择 。为使电路有较快的开关速度,可选用一标准值为1kω的电阻器为宜。
集电极开路门除了可以实现多门的线与逻辑关系外,还可用于直接驱动较大电流的负载。

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