实验四 OC 门和 TS 门

（ 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。

1. 实验目的

（ 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。

（ 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。

2. 实验仪器及器件（ 4 ）掌握三态门的典型应用，用 TS 门构成总线结构。

（ 1 ）集电极开路的门电路 (OC 门 )

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。

3. 实验原理

TTL 与非门的推拉式输出电路结构局限性：

图示：推拉式输出级并联

实验四 OC 门和 TS 门

OC 与非门的电路结构和图形符号

把输出级改成集电极开路的三极管结构——

OC (Open Collector) 门。

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。

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”。

CDABCDABYYY

CDYABY

+=•=•=

==

21

21 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 。

实验四 OC 门和 TS 门

'

(max)CC OH

LOH IH

V VR

nI mI

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。

计算 OC 门负载电阻最大值的工作状态图：

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。

实验四 OC 门和 TS 门

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。

计算 OC 门负载电阻最小值的工作状态图：

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 。

实验四 OC 门和 TS 门

'

(min)CC OL

LLM IL

V VR

I m I

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 。

实验四 OC 门和 TS 门

'

(max)

5 32.63

2 0.2 9 0.04CC OH

LOH IH

V VR k k

nI mI

'

(min)

5 0.40.35

16 3 1

CC OLL

LM IL

V VR

I m I

k k

选定的 RL 值应在 2.63kΩ 与 0.35kΩ 之间，考虑标称值 故取 1LR k

实验四 OC 门和 TS 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。

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

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。

用三态门输出门接成总线结构

用三态门输出门实现数据的双向传输

4. 实验内容及步骤

实验四 OC 门和 TS 门

（ 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 。

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

负载电阻的测定RL 理论值 实测值

RL （ ma

x ）

RL （ mi

n ）

验证： 4321 AAAAY +++=

（ 2 ）用 OC 门实现电平转换

BA

输入电平转换实测数据表

C D Y

1 1

1 0

OC 门实现 TTL ～ CMOS 接口电路

实验四 OC 门和 TS 门

（ 3 ）用 OC 门驱动大电流负载

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。

（ a ）用 OC 门驱动发光二极管

实验四 OC 门和 TS 门

（ 3 ）用 OC 门驱动大电流负载

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。

（ b ）用 OC 门驱动继电器

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）

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” 。

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。

实验内容及数据记录：

（ 1 ）负载电阻的测定

RL 理论值 实测值 RL （ max ）

RL （ min ）

验证：

BA

输入（ 2 ）电平转换实测数据表

C D Y

1 1

1 0

（ 3 ）用 OC 门驱动继电器， 观察并记录驱动情况。

Y0 Y1 Y2 Y3 Y (V) 灯

1 1 1 1

0 1 1 1

1 0 1 1

1 1 0 1

1 1 1 0

（4）测试TSL三态门

4321 AAAAY +++=

列出真值表

注：各步骤参照前面给出 的实验图。

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 。

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：

实验四 OC 门和 TS 门