项目二 逻辑门电路基础任务一 插装与调试OC 门CT74L03的“线与”功能【学习目标】1. 熟悉集电极开路门（OC 门）的逻辑功能2. 掌握OC 门的电路原理3. 掌握由CT74LS03实现的线与功能电路的仿真调试 【任务引入】在TTL 门电路中，输出级三极管的集电极是开路的，称为集电极开路门，简称OC 门。
集电极开路门可以线与，即将多个OC 门的输出端连接起来。
本节课的任务即是掌握由TTL 集电极开路门电路CT74LS03构成的线与功能逻辑电路。
【相关知识】 一、TTL 集成门电路TTL 门电路是三极管-三极管逻辑门电路，这是把电路元件都制作在同一块硅片上的电路。
具有负载能力强、抗干扰能力强、转换速度高的优点。
1. TTL 与非门 （1）TTL 与非门电路图2-1-1 TTL 与非门典型电路电路结构：1）该电路由输入级、中间级和输出级组成 2）输入级由多发射极晶体管VT1和电阻Rb1组成3）中间级由晶体管VT2和电阻Rc2和Re2组成，VT2的集电极得到反向的信号驱动VT4，VT2的发射极得到同向的信号驱动三极管VT54）输出级回路由VT4、VT3和电阻Rc4及二极管VD 组成（2）TTL 与非门电路工作原理1）输入端全为高电平时：如u A =u B =u C = 3.6V ，则u B1=2.1V ，VT 2、VT 3导通，VT 4截止。
输出端的电位为：u O =U CES ＝0.3V ，输出Vo 为低电平。
如图2-1-2所示。
2）输入有低电平时：如u A =0.3V ， u B = u C =3.6V ，则u B1=0.3+0.7=1V ，VT 2、VT 3截止，VT 4导通。
忽略i B4，输出端的电位为：u o ≈5―0.7―0.7＝ 3.6V ，输出Vo 为高电平。
如图2-1-3所示。
3）真值表如下： 逻辑功能为：2. TTL 与非门举例—74LS00图2-1-4 74LS00引脚排列图二、集电极开路与非门（OC 门）上面讲到的普通TTL 与非门，由于采用了推拉式输出电路，因此其输出电阻很低，使用时输出端不能长久接地或与电源短接，因此不能直接让输出端与总线相连，即不允许直接进行上述“线与”。
A B C Y 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 110 1 1 11图2-1-2输入全为高电平时的情况图2-1-3输入有低电平时的情况CB A Y ⋅⋅=多个普通TTL与非门电路的输出端也不能连接在一起后上总线。
因为，当它们的输出端连接在一起上到总线上，只要有一个与非门的输出为高电平时，这个高电平输出端就会直接与其它低电平输出端连通而形成通路，总线上就会有一个很大的电流I c由高电平输出端经总线流向低电平输出端的门电路，该门电路将因功耗过大而极易烧毁。
解决的办法：集电极开路，称为集电极开路的与非门，简称OC门。
1.电路结构与逻辑符号图 2-1-5 OC门电路结构与逻辑符号OC门在使用时，应根据负载的大小和要求，合理选择外接电阻R C的数值，并将R C和电源U CC连接在OC门的输出端。
2. 功能与应用（1）功能：实现正常的逻辑功能、提高输出驱动负载的能力、转换TTL到其他电平、实现“线与”功能。
外接上拉电阻R的取值范围为几百至几千欧，接入外接电阻R后：1）A、B不全为1时，u B1=1V，T2、T3截止，Y=1。
2）A、B全为1时，u B1=2.1V，T2、T3饱和导通，Y=0。
（2）应用：1）实现线与图2-1-6 OC门电路线与两个或多个OC门的输出信号在输出端直接相与的逻辑功能，称为线与。
非OC门不能进行这种线与，否则容易破坏门电路。
线与的逻辑功能表达式为：2）驱动显示器CDABYYY⋅=⋅=21图2-1-7 OC门电路驱动负载上图是用OC门驱动发光二极管的显示电路，该电路只有在输入全为高电平时，输出才为低电平，发光二极管导通发光，否则输出高电平，发光二极管熄灭。
3）实现电平转换图2-1-8 OC门电路电平转换上图是用OC门实现的电平转换器，输入A、B的信号来自于TTL与非门的输出电平，它输出的高电平可以适应下一级电路对高电平的要求。
输出的低电平仍为0.3V。
三、TTL数字集成电路及主要参数（1）74：标准系列，前面介绍的TTL门电路都属于74系列，其典型电路与非门的平均传输时间tpd＝10ns，平均功耗P＝10mW。
（2）74H：高速系列，是在74系列基础上改进得到的，其典型电路与非门的平均传输时间tpd＝6ns，平均功耗P＝22mW。
（3）74S：肖特基系列，是在74H系列基础上改进得到的，其典型电路与非门的平均传输时间tpd＝3ns，平均功耗P＝19mW。
(4) CT74L低功耗系列,又称LTTL系列，电路的平均功耗约为lmW／门，平均传输延迟约为33ns／门。
（5）CT74S肖特基系列,又称STTL系列。
其平均传输延迟时间为3ns／门，平均功耗约为19mW。
（6）CT74LS低功耗肖特基系列,又称LSTTL系列。
其平均传输延迟时间为9.5ns ／门，平均功耗约为2mW／门。
（1）输出高电平UOH：TTL与非门的一个或几个输入为低电平时的输出电平。
产品规范值UOH≥2.4V，标准高电平USH＝2.4V。
（2）高电平输出电流IOH：输出为高电平时，提供给外接负载的最大输出电流，超过此值会使输出高电平下降。
IOH表示电路的拉电流负载能力。
（3）输出低电平UOL：TTL与非门的输入全为高电平时的输出电平。
产品规范值UOL≤0.4V，标准低电平USL＝0.4V。
（4）低电平输出电流IOL：输出为低电平时，外接负载的最大输出电流，超过此值会使输出低电平上升。
IOL表示电路的灌电流负载能力。
（5）扇出系数NO：指一个门电路能带同类门的最大数目，它表示门电路的带负载能力。
一般TTL门电路NO≥8，功率驱动门的NO可达25。
（6）最大工作频率fmax：超过此频率电路就不能正常工作。
（7）输入开门电平UON：是在额定负载下使与非门的输出电平达到标准低电平USL 的输入电平。
它表示使与非门开通的最小输入电平。
一般TTL门电路的UON≈1.8V。
（8）输入关门电平UOFF：使与非门的输出电平达到标准高电平USH的输入电平。
它表示使与非门关断所需的最大输入电平。
一般TTL门电路的UOFF≈0.8V。
（9）高电平输入电流IIH：输入为高电平时的输入电流，也即当前级输出为高电平时，本级输入电路造成的前级拉电流。
（10）低电平输入电流IIL：输入为低电平时的输出电流，也即当前级输出为低电平时，本级输入电路造成的前级灌电流。
（11）平均传输时间tpd：信号通过与非门时所需的平均延迟时间。
在工作频率较高的数字电路中，信号经过多级传输后造成的时间延迟，会影响电路的逻辑功能。
（12）空载功耗：与非门空载时电源总电流ICC与电源电压VCC的乘积。
3.TTL集成电路逻辑门电路的使用注意事项（1）关于电源等：对于各种集成电路，使用时一定要在推荐的工作条件范围内，否则将导致性能下降或损坏器件。
（2）关于输入端：数字集成电路中多余的输入端在不改变逻辑关系的前提下可以并联起来使用，也可根据逻辑关系的要求接地或接高电平。
TTL电路多余的输入端悬空表示输入为高电平（3）关于输出端：具有推拉输出结构的TTL门电路的输出端不允许直接并联使用。
输出端不允许直接接电源V CC或直接接地。
4．74LS03介绍（1）电特性74LS03为集电集开路输出的四组2输入端与非门（OC门），双列直插封装，其主要的典型值如下：电源电压=7V输入电压=A－B间电压=（2）逻辑图及功能表引出端符号：1A－4A 输入端1B－4B 输入端1Y－4Y 输出端图2-1-9 逻辑图及功能表＆【仿真实验】一、实验环境2.Multisim 10电子仿真软件 二、操作步骤“Multisim ”图标，启动EWB 软件。
2-1-10所示电路，并给元器件标识、赋值。
其中，R1=R2=2K Ω。
图 2-1-10 OC 门实现线与3.连接相关的仪器仪表（如频率计、示波器、测量探针等）。
输入端A 、B 、C 接逻辑开关，输出端Y 接0-1显示器。
4.检查接线无误后，点击“”电源开关或“”运行按钮接通5V 电源。
5.改变A 、B 、C 的逻辑电平，观察输出端Z 和Y 的值。
将测试数据填入表2-1-1中。
表2-1-1 测试记录A B C Z Y 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1111可见， ，Y=C Z【插装调试】 一、插装电路1）常用电子组装工具。
2）MF47型万用表或DT890型数字万用表。
3）DZX-2型电子学综合实验装置。
4）YB4328型双踪示波器。
5）配套电子元器件见表5-2-2。
表5-2-2 配套明细表2.操作步骤1）对照配套明细表，检测与筛选元器件。
2）按图5-2-6所示仿真实验图，在DZX-2型电子学综合实验装置模拟实验屏上进行插装、连接，如图5-2-7所示。
3）插装连接完毕，进行自检，正确无误后才能进行调试。
二、调整测试1.接通DZX-2型实验装置直流稳压电源，调整其输出电压为6V ，用万用表直流电压档测量三极管VT1各极对地的工作电压。
2.用示波器观察电路的输出波形，并调整C3，使输出波形幅度最大。
序号 代号 名称型号 规格 数量 备注 1 R1 金属膜电阻器 2K Ω 1 2 R2 金属膜电阻器 2K Ω 1 374LS03四组2输入与非门-OC 门四组2输入1图1-1-14 RC 桥式正弦波振荡电路装配图图5-2-7 插装、测试连接图3.将电路输出信号接至DZX-2型实验装置频率计的输入端，测量电路的振荡频率。
将测试数据填入表5-2-2中。
表5-2-2 测试记录三、实训报告1.姓名、班级。
2.实训日期、任务、目的与器材。
3.插装、测试连接图。
4.实训步骤与测试数据。
5.教师批阅。
【练习考核】一、操作练习1.插装与调试石英晶体正弦波振荡电路。
2.在插装好的石英振荡器实验屏上，用在线电阻测量法对各元器件进行测试练习。
二、课外练习一、填空题1. 集电极开路门的英文缩写为门，工作时必须外加和。
2．OC门称为门，多个OC门输出端并联到一起可实现功能。
3．TTL与非门电压传输特性曲线分为区、区、区、区。
4．国产TTL电路相当于国际SN54/74LS系列，其中LS表示。
二、判断题1．TTL与非门的多余输入端可以接固定高电平。
（）2．当TTL与非门的输入端悬空时相当于输入为逻辑1。
（）3．普通的逻辑门电路的输出端不可以并联在一起，否则可能会损坏器件。
