OC和OD门上拉电阻阻值的计算技巧

第 2O卷第 2期 2007年 O3月 唐山学院学报 Journal of Tangshan College V01．2O No．2 Mar．2007 OC和 OD门上拉电阻阻值的计算技巧 梁廷贵，杨金泉 (唐山学院 信息工程系．河北 唐山 063000) 摘要：OC和 OD门电路，在使用中门电路的输出端与外接电源 之间串接上拉电阻。多个OC 或 OD门输出端可以并联，共用一个上拉电阻。上拉电阻阻值的计算是面向21世纪教材引入的实 际问。文章讨论计算电阻阻值选择范围的技巧。掌握选择技巧，可以解决任何类似复杂电路的 问题。 关键词：TTL门电路；CM0s门电路；上拉电阻；阻值计算 中图分类号：TN702 文献标识码：A 文章编号：1672—349X(2007)02—0033一O2 The Method for Computing the Pull一叩 Resistor for OC and OD Gate Circuit LIANG Ting-gui，YANG Jin-quan (Department of Information Engineering Tangshan Co llege．Tangshan 063000．China) Abstract：When we use 0C and OD gate circuit，a pull—up resistor is needed between the output of gate circuit and the external electrical source Vcc"．Outputs of several OC and OD gate circuits can be connected in parallel and only one pull—up resistor is needed．Computing the pull—up resistor value is a practical problem in Teaching Material Series．The paper discusses the method for com puting the resistor value and with this method we can solve any similar complex circuit probems． Key Words：TTL gate circuit；CMOS gate circuit}pull—up resistor；computing the resistor value OC和 OD门上拉电阻阻值的计算．是面向 2l世纪教材 教学的一个难点。许多人难以掌握如舸计算电阻阻值，找不 到规律性。本文介绍该电阻阻值的计算技巧 1 OC。OD门的定义、特性 OC f-j是集电极开路(()pen Collector Gate)集成 TTL f-I 电路[1 Jl ．即TTLf-I电路的一种，顾名恩义，其集成电路内 部输出管的集电极开路。在使用中门电路的输出端必须经 上拉电阻接另一电源电压 。通过调节 数值或上拉 电阻阻值，可以改变输出端输出的高电平的数值或输出的驱 动电流值。这就是 OC门与普通 TTL门电路的主要区别。 除此．两个以上OC门的输出端可以并联 _¨J(p7日 ．而普通TTL 门电路输 出端 不能随便并联。OD门是漏极开路 (()pen Drain Collector Gate)集成 CMOS门电路Ll J(p1 。它的特性 和使用情况与 OC f-j完全相同。所 以．我们主要 以 OC f-j 为例。 2 oC。OD门的使用 2．1 单个 OC(或0D)门的使用 单个 OC(或 OD)门电路的输出端与外接电源 Vcc 之间 需接上拉电阻 R。否则输出端无高、低电平。电路如图 1所 示(图中以 l两输入 OC与非门为例)。 图 1 在输入信号作用下．当门电路内部输出管饱和时．通过 电阻 R的电流是内部管的饱和电流。、，cc 减去内部管的饱 和电流在电阻 R上的压降就是输出端 y的低电平输出电 压值。 在信号作用下．当内部输出管截止时，通过电阻 R的电 流是内部管的截止电流。Vcc 减去内部管的截止电流在电 收稿日期：2006一lo—l5 作者简介：粱廷贵(1951一)，男．教授，从事电子技术教学与应用研究。 维普资讯 http://www.cqvip.com · 34· 唐 山学院学报 第2O卷 阻 R上的压降，就是输出端 y的高电平输出电压值。如果输 出端外接负载．电阻上的压降还要考虑负载电流．而负载电 流的方向和大小由输人特性决定。这就是计算如图一所示 电路中电阻阻值的技巧。 2．2 多个 OC或(或 OD)门的使用 多个OC或(或()D)门的输出端并联，共用一个上拉电 阻．否则输出端无高、低电平。这种连接叫“线与”。如图 2所 示(图中以两输人 OC与非门为例)。 ^ 矗 C D P 口 一 yl 晡 豳 2 y=Y1·Y2⋯ 一 Y．=AB+CD-F．．．-q-PQ。D](p7。) 可见，y。。y。．⋯．y．中只要有一个以上为低 电平时，y 就为低电平；而只有y1．yz。⋯．y 均为高电时．y才为高电 平。在输人信号作用下 y为低电平时，根据 y1，y。．⋯．y。 的输出情况，所有输出低电平的集成电路内部输出管的饱和 电流决定电阻R上的压降。Vcc 减去内部管的总饱和电流 在电阻R上的压降就是输出端 y的低电平输出电压值 在输人信号作用下y为高电平时．所有集成电路内部输 出管的截止电流决定电阻 R上的压降。 减去内部管的 总截止电流在电阻R上的压降，就是输出端y的高电平输出 电压值。如果输出端外接负载门．电阻上的压降还要考虑负 载电流．而负载电流的方向和大小由负载门的输人特性决 定。这就是计算如图二所示电路中电阻阻值的技巧。 3 计算举例 例：电路如图 3所示，信号门 G ，Gz， 是 TTL74系列 OC门，输出管截止时的漏电流 Jo ≤100 A．输出低电平 VoL≤0。3 V时，允许的最大负载电流 IcM 8 mA。负载门 ·G ． 为 TTL74系列与非门．它们输人为低电平时的输 人电流 J- ≤一l mA；而输入为高电平时的输入电流 JlH≤ 4O A。设 ()c门的输出高、低电平满足 VoH≥3．2 V．V0L≤ 0。3V。c ]‘曲 解z(1)首先应弄清 J- 和 JⅢ的含义：许多人求解此类问 ， 圈 3 题的第一个难点是 Jm和 JⅢ究竟是负载门一个输人端的电 流．还是一个门全体输人端 的电流。搞清这个问题需要从 TTL74系列门电路工作原理人手。TTL74系列两输人端与 非门内部电路如图 4所示。 田 4 当输人均为低电平时．丁l饱和．丁2． 均截止． 导 通。由于 丁z截止．则 丁 集电极饱和电流为零，则 丁I基极电 流与总发射极电流相等。当给定输人的低电平值时．丁1基 极电位确定．那么基极电流确定．即全体发射极电流确定。 所以题目中或集成电路手册中给出的 J， 值是当门输人为低 电平时全体输人端的电流。 当输人均为高电平时．丁。倒置． ， 饱和， 截止。 所谓 丁 倒置就是其发射极作集电极使用．而集电极作发射 极使用。所以．在这种情况下 丁l相 当于有两个集电极。那 么．题 目中或手册中给出的 JIH就是门在输人为高电平时一 个输人端的电流。 (2)“线与”处为低电平时：设“线与”处的低电平是由于 G ，G2，岛 中 G1一个 门输出为低电平引起．VoL取 0．3 V。 则“线与”处电流情况如下； G。门的输出电流因内部输 出管饱和而流人输出端；G2． G：I内部输出管截止，在输出端被箝位为低电平时，集电极漏 电流可以忽略不计。 因“线与”处为低电平，由负载门的输人特(下持第 63页) 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 2期 李春燕，高翠香：大气颗粒物污染与城市生态环境整治 。63· (上接第34页)性．则 。G ．G6输入端的输入电流均由输入 端流出。题目中给的 』- 为负就是这个含义。 通过电阻 R的电流由 y ： 向下 所以．“线与”处为低电平时的电流流向如图5所示。 G 图 5 由图可见 ． V = V 一。R(I 一31』f_) 所以．R一 (ycc ～Vu )／(IcM一31lL) =(5 O．3)／(8—3X1)=0．94 kl2 (1) 如果“线与”处的低电平是由于两个信号门输出低电平 引起的．则上式中 lcM应乘以系数 2。 (3)“线与”为高电平时：“线与”处为高电平，必须在 G·· ，G 所有输入信号均为低电平时才出现，Vo,i取 3．2 V。 “线与”处电流情况如下： G ． ，G1因内部输出管均截止，它们的电流均流入输 出端。 因“线与”处为高电平，由负载门的输入特性，则与“线 与”处相连的三个负载门的 8个输入端的输入电流均流入负 载门的输入端} 通过电阻R的电流由Vcc 向下。 所以，“线与”处为高电平时的电流流向如图 6所示 G 图 6 由图可见 VoH— cc --R(3 JulI+ 81lH) 所 以．R (Vcc 一V0H)／(31uH+81m) 一(5—3．2)／(3x0．1+8x0．04) 一2．90 kn (2) 电阻 R必须同时满足(1)．(2)式．即式(1)≤R≤式(2)· 亦即0．94 kn~