OC门集电极负载电阻的确定
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摘 要 oc门电路具有“线与”和驱动等功能，而OC门输出三极管集电极悬空，为了获取高电平VOH和较大的驱动能力，必须在集电极加载一个带电源的负载电阻RL，RL的大小必须确定在一定范围内才能取得良好的效果，文章通过分析OC门电路工作过程给出了负载电阻RL的确定方法。
关键字 OC门；负载电阻R；线与
中图分类号O59 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）93-0130-02
0引言
在逻辑电路设计中，经常要实现将若干个门电路的输出结果“线与”到一条总线上作为下级门电路的驱动，而普通TTL门电路的输出级采用了推拉式输出电路，无论输出为何，输出阻抗都很低，直接并联输出，会导致输出逻辑混乱或者电路过大烧坏器件，即无法“线与”，而OC门可以实现并接，工作时候连接负载电阻。同时，作为“线与”后下级电路的驱动，必须为下级提供足够的电压，这部分补充的电压就由集电极的负载电阻RL分压提供。
1 OC门简介
OC门（Open Collector Gate）—集电极开路与非门，与普通TTL门电路比较，它的输出级的输出端的集电极开路，无法形成阻抗小的回路，工作时候连接上合适的负载电阻RL可以实现线与，如图1（a）所示，通过调节电源Ec和负载电阻RL的值可以改变输出端的高电平和驱动的负载电流。图1（b）为OC门逻辑符号。
2 OC门应用
2.1“线与”功能
将OC门输出连接在一起，通过负载电阻RL 接外电源EC ，就可实现“线与”， 所谓“线与”即将OC门输出“AND”到一条总线，负载电阻RL和外电源EC数值选择合适就可以做到保证输出的电平符合要求且三极管负载电流又不至于过大。OC门的“线与”电路如图2（a）所示。可以选择74LS03芯片，一个芯片可以提供二输入的四个与非门，共有n个OC门“线与”到一条总线上。
（a）OC门电路结构 （b）OC门符号
图1 OC门电路
对于单个OC门，输入A、B为低电平时，内部输出管截止，通过负载电阻RL的电流为输出端内部管的截止电流，输出端Y的电压应该是外电源EC减去截止电流在负载电阻RL上的电压降，此时输出端Y的电压应该满足是高电平；当输入A、B为高电平时候，OC门内部输出管饱和，通过电阻RL的电流是内部管的饱和电流，电压EC减去内部饱和电流在RL上的电压降，此时输出端Y的电压应该满足是低电平。
对于多个OC门线与的结果即是将所有结果求与，总线上的输出
此时，在输入信号作用，只要一个OC门输出为低电平，总线上输出就为低电平，只有所有OC门输出高电平，总线输出才为高电平。总线输出低电平时，电阻上RL上的电压降取决于总线上的饱和电流和电阻值乘积，若总线输出高电平，电阻RL上的电压降取决于总线上的截止电流和电阻值乘积。
（a）OC门线与 （b）OC门驱动下级电路
图2 OC门“线与”驱动下级电路
2.2 OC门驱动功能
OC可以实现逻辑电平转换，从而驱动数码管，继电器，MOS门电路等工作，驱动下级电路示意如图2（b）所示。驱动电路有m个输入端，输出有N个电平。
为了使输出电压驱动下级电路正常工作，就要考虑到RL的分压作用，为了输出高电平，同时加大输出引脚的驱动能力，降低功耗和芯片的灌电流能力考虑，RL的阻值应该足够大，然而为了确保有足够的驱动电流，RL的阻值又应该足够小。
RL的取值必选限定在一定范围内。
3 RL取值范围
3.1 RLmax的确定
当总线上的总输出为高电平VOH，流过每个OC门的输出端的截止电流IOHC，流入每个负载门的输入端的高电平输入电流为IIH，流过RL的电流则为
（1）
为了OC输出保证高电平，（2）
结合公式1和公式2可得，
3.2 RLmin的确定
当线与输出低电平时VOL，至少有一个OC门输出低电平，导通的OC门的饱和电流为IOLC ，这时，输入负载门输入低电平电流IIL 和流过RL的电流一起灌入导通OC门，假设有h个负载输入端灌入IIL ，
综合最大值和最小值的计算公式，可得R取值范围：，而RL的大小会影响输出波形的边沿时间，工作速度较高时候，尽可能让取值靠近最小值。
4 结论
OC门工作时候，不管是为了保证高电平还是驱动负载门正常工作，都必须在集电极开路出接上带外电源的负载电阻RL。负载电阻RL阻值必须不高于负载门电路阻抗，才能保证输出高电平；同时RL阻值不能太小，否则管子会饱和而失去意义，一般会在两个极值中间确定RL，如果门电路工作速度较快，则RL会偏向极小值。
参考文献
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