集成OC门上拉电阻的分析计算

第 19卷 第 12期 2004年 12月 乐山师范学院学报 Journal of Leshan Teachers CoHege Vo1．19，No．12 Dec．2O04 集成 OC门上拉电阻的分析计算 杨 蕴 玢 (乐山师范学院 物理与电子信息科学系，四川 乐山 614004) 摘 要：介绍集成OC门上拉电阻的分析计算，给出其取值范围。 关键词：集电极开路门；上拉电阻；高电平；低电平；漏电流 中图分类号：TN79 文献标识码：A 文章编号：1O09—8666(2004)12-0031-02 普通 TTL集成门电路的输出级通常采用图 腾柱结构，它们的输出端不能彼此连在一起实现 “与”逻辑关系，否则会损坏集成器件。要解决这一 问题可采用输出级驱动管集电极开路的门电路即 OC门，利用这种特殊的门电路，各输出端可以直 接连接实现“线与”功能，而且还可以使设计的逻 辑电路大大简化。但是要使OC门正常工作还必 须外接上拉电阻和电源，而且电阻阻值和电源电 压要选择适当，才能保证其输出的高低电平符合 要求，同时输出级三极管的负载电流又不致过大， 要满足上述条件，上拉电阻的计算是关键。 下面以图l所示电路为例分析出上拉电阻的 计算公式。图中有n个任意 OC门作驱动门，n'1个 任意普通门作负载门，每个负载门有K个输入 端，总定性符号位置的★号 示任意功能的门电路，它们可 以是非门，与非门，或非门等。 1 Rc取值上限的分析 当所有OC门都截止时线 与输出端输出高电平v。H，流人 每个OC门输出端的漏电流(输出截止态电流)为 I伽，流人每个负载门各输入端的高电平输入电流 为Im，流过 的电流应为：iR=nlct4+mKIm，为保证 输出电平不低于输出高电平下限v～ ， 应满 足下式： 一i ≥V ，即 ≤( —V )／ (nI饿+ (Im)， 最大应取 R (V 一、 ．蛐)／(nloH+mKIm) (1) 2 Rc取值下限的分析 当线与端输出低电平V 时，为讨论极限情 况，假设只有一个OC门导通，该门的最大灌电流 为I。 ，这时每个负载门的低电平输入电流I正皆 从输入端流出，和流经 的电流·道灌人导通的 OC门，若有P个I正灌人，则有：I。 =iR+pI正，为 保证输出低电平不高于输出低电平上限v 一， 要满足下式： —i ≤V。【一，即 ≥(V 一v ) ／(I pIm)， 应取的最小值为： R =(V 一vclh )／(Io +pI (2) 综合(1)(2)两式，得出上拉电阻Rc的取值范 围为： G-图1 gm ≤ ≤ (3) 收稿日期：2004—04—25 作者简介：杨蕴玢(1947一)，男，四川乐山人，乐山师范学院物理与电子信息科学系副教授。 31 维普资讯 http://www.cqvip.com 3 对(1)式的说明 对OC门，式中的IOH不形成拉电流，与I 一 样都从输出端流入门内，但因输出级驱动管截止， 故称漏电流，它对应于该管的穿透电流，有的文献 亦称其为高电平输出截止态电流，用Id㈣或IcEK 表示。它与普通门的拉电流I叫是不同的。资料表 明，订 L系列的OC门I删可达250V,A，LS系 列也可达 100 ，而式中的高电平输入电流Im对 标准系列最大为40 ，而LS系列则为20 A。 4 对(2)式的说明 式中的P为所有负载门输入端取低电平输人 电流I正的个数，它与负载门的种类有关。若负载 门为非门，与非门，则P等于负载门的个数，每个 负载门只取一个I正，与输入端数目无关；若负载门 为或非门，则P值等于所有负载门的总输入端数， 每个输入端都要取一个 I正，这是由不同逻辑功能 的门电路输入级的不同结构所决定的。 5 实际电路中 的计算 rI’L集成OC门上拉电阻 可在 (1)式和 (2)式所限定的范围内任意选取，但由于器件的离 散性较大，实际门电路的参数与手册上所列数值 可能有较大差异，这时应以实测数据为依据进行 ~grft-g，得出 的实际取值范围。下面的实验 证明了这一点。 用一个 oc与非门 74LS01驱动一个普通与 非门74LS00，如图 2所 示。取电源电压 V~=5V， VcI|面=2．4V，TTL器件手 册给出74LS01的高电平 输出漏电流 lo,=100／a,A， 圈2 74LS00的高电平输入电流 Ira=20 ，由(1)式算 得R— (5—2．4)／(100+2×2O)=18．57K,Q。但实验 中无论怎么改变Rc的值，都无法使OC门输出 电压达到2．4V，而是始终保持5V的电位。将 用 10Kf／电阻取代后，用精度为0．5级的 表串 人电路测 IOH和Im，即使扳到最小量程 10 A档， 表头指针也基本不动，表明IOH和Im都近似为0。 在 OC门漏电流I铡和负载门高电平输人电流I矾 均可忽略的情况下可分析出tLc的取值没有上限。 再将OC门G 两输入端接到高电平，这时输 出为低电平，如图3所示。手册给出74LS01的低 图 3 电平输出最大灌电流 I =8n ，V =O．5v， 74LS00的低电平输入电流I正=O．4mA，由(2)式可 得 0．605KI'L。但实验表明调节 使 OC门 G1的V c=0．5V时，分别测得Ict=19．22mA，IXL= 0．23mA，与手册所给参数值有较大差异，这时用 (2)式算得R 应为 0．228K1~，跟用万用表 Q档 测得的值一致。在本实验电路中tLc的正确取值 范围应为：0．228Kfl≤ <∞，而不是 O．605KD,≤ R ≤18．57KQ。 综上所述，(1)(2)式的正确性勿庸置疑，但由 于具体器件的离散性，其实际参数可能偏离标称 值，导致求得的上拉电阻阻值与理论值有出入，这 时应尊重事实，以实验值为准。 参考文献： 【1】阎石．数字电子技术基础(第四版)口咽．北京：高等教育出版社。2O00． 【2]康华光．电子技术基础(数字部分)(第四版)口vq．北京：高等教育出版社。2O00． p】龚之春．数字电路 ．成都：电子科技大学出版杜，1999． 【4】上海计算机技术服务公司．国外常用集成电路简明应用手册． 【5】航天工业部六九一厂．rrL数字集成电路产品手册． 32 维普资讯 http://www.cqvip.com