1. OC门产生原因
1.1 与非门无法直接实现"线与逻辑"
原因:
如图1-1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。
图1-1 TTL与非门
1.2 OC门与TTL与非门的区别
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,如图1-2所示
图1-2 TTL与非门到OC门
2. OC门电路图和逻辑符号
图2-1(a)为典型OC门电路图,(b)为逻辑符号。由图可知,去掉普通TTL门中T3、T4管,让T5管的集电极开路,使用时再外接一个电源VC(VC = 5~30V)及电阻RL,则构成集电极开路“与非”门。当输入端全为高电平时,T2、T5导通,输出F为低电平;输入端有一个为低电平时,T2、T5截止,输出F高电平接近电源电压VC。因此OC门同样完成“与非”逻辑功能。
图2-1 OC门电路图和逻辑符号
3. OC门应用
3.1 OC门实现“线与”逻辑
图3-1 OC门实现线与逻辑
3.2 OC门作电平转换器
因为OC门需外接电阻,所以电源VC可以选5V--30V,因此OC门作为TTL电路可以和其它不同类型不同电平的逻辑电路进行连接。图3-2为TTL电路驱动CMOS电路图。当CMOS电源电压VDD = 5V时,TTL门可以直接驱动CMOS门,如(a)图所示。
如果CMOS电路的VDD = 5V--18V,特别是VDD>VCC时,为保证CMOS高电平输入的需要,必须选用集电极开路(OC门)TTL电路。如图(b)所示。
图3-2 TTL驱动CMOS门
3.3 驱动感性负载
在数字电子设备中,常会用到电感性元件,用普通的TTL门无法直接来推动,一般要接分立的晶体管和其他元件,而利用OC门只要合理选取VCC 大小,使驱动电流小于门中T5所能承受的最大值即可.
4. 开漏电路特点及应用
所谓开漏电路概念中提到的“漏”就是指MOS FET的漏极。同理,开集电路中的“集”就是指三极管的集电极。开漏电路就是指以MOS FET的漏极为输出的电路。一般的用法是会在漏极外部的电路添加上拉电阻。完整的开漏电路应该由开漏器件和开漏上拉电阻组成。如图4-1所示:
图4-1
组成开漏形式的电路有以下几个特点:
1. 利用外部电路的驱动能力,减少IC内部的驱动。当IC内部MOSFET导通时,驱动电流是从外部的VCC流经R pull-up ,MOSFET到GND。IC内部仅需很下的栅极驱动电流。如图1。
2. 可以将多个开漏输出的Pin,连接到一条线上。形成“与逻辑”关系。如图1,当PIN_A、PIN_B、PIN_C任意一个变低后,开漏线上的逻辑就为0了。这也是I2C,SMBus等总线判断总线占用状态的原理。
3. 可以利用改变上拉电源的电压,改变传输电平。如图4-2, IC的逻辑电平由电源Vcc1决定,而输出高电平则由Vcc2决定。这样我们就可以用低电平逻辑控制输出高电平逻辑了。
4. 开漏Pin不连接外部的上拉电阻,则只能输出低电平。
5. 标准的开漏脚一般只有输出的能力。添加其它的判断电路,才能具备双向输入、输出的能力。
图4-2
应用中需注意:
1. 开漏和开集的原理类似,在许多应用中我们利用开集电路代替开漏电路。例如,某输入Pin要求由开漏电路驱动。则我们常见的驱动方式是利用一个三极管组成开集电路来驱动它,即方便又节省成本。如图4-3。
2. 上拉电阻R pull-up的阻值决定了逻辑电平转换的沿的速度。阻值越大,速度越低功耗越小。反之亦然。
图4-3
来源2:
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