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OC与OD门简介

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发表于 2010-6-9 01:00 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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什么是集电极开路(OC)?
) }# I+ b+ Y5 h8 Q" d      我们先来说说集电极开路输出的结构。集电极开路输出的结构如图1所示,右边的那个三极管集电极什么都不接,所以叫做集电极开路(左边的三极管为反相之用,使输入为"0"时,输出也为"0")。对于图1,当左端的输入为“0”时,前面的三极管截止(即集电极C跟发射极E之间相当于断开),所以5V电源通过1K电阻加到右边的三极管上,右边的三极管导通(即相当于一个开关闭合);当左端的输入为“1”时,前面的三极管导通,而后面的三极管截止(相当于开关断开)。 0 S5 B  C$ {0 [4 @2 V
                                                                          / V1 z9 x* |' O% M. r: K1 k
      我们将图1简化成图2的样子。图2中的开关受软件控制,“1”时断开,“0”时闭合。很明显可以看出,当开关闭合时,输出直接接地,所以输出电平为0。而当开关断开时,则输出端悬空了,即高阻态。这时电平状态未知,如果后面一个电阻负载(即使很轻的负载)到地,那么输出端的电平就被这个负载拉到低电平了,所以这个电路是不能输出高电平的。
' i$ g7 R! ^. m/ C6 A: Q- g* N      再看图三。图三中那个1K的电阻即是上拉电阻。如果开关闭合,则有电流从1K电阻及开关上流过,但由于开关闭和时电阻为0(方便我们的讨论,实际情况中开关电阻不为0,另外对于三极管还存在饱和压降),所以在开关上的电压为0,即输出电平为0。如果开关断开,则由于开关电阻为无穷大(同上,不考虑实际中的漏电流),所以流过的电流为0,因此在1K电阻上的压降也为0,所以输出端的电压就是5V了,这样就能输出高电平了。但是这个输出的内阻是比较大的(即1KΩ),如果接一个电阻为R的负载,通过分压计算,就可以算得最后的输出电压为5*R/(R+1000)伏,即5/(1+1000/R)伏。所以,如果要达到一定的电压的话,R就不能太小。如果R真的太小,而导致输出电压不够的话,那我们只有通过减小那个1K的上拉电阻来增加驱动能力。但是,上拉电阻又不能取得太小,因为当开关闭合时,将产生电流,由于开关能流过的电流是有限的,因此限制了上拉电阻的取值,另外还需要考虑到,当输出低电平时,负载可能还会给提供一部分电流从开关流过,因此要综合这些电流考虑来选择合适的上拉电阻。 , n$ U6 S* K3 B% J
      如果我们将一个读数据用的输入端接在输出端,这样就是一个IO口了(51的IO口就是这样的结构,其中P0口内部不带上拉,而其它三个口带内部上拉),当我们要使用输入功能时,只要将输出口设置为1即可,这样就相当于那个开关断开,而对于P0口来说,就是高阻态了。 * R/ x3 e: n7 D" L4 `  L
      # O. O  a2 }" s4 d2 C$ Y2 [

' Y, U5 [+ M4 M- u      什么是漏极开路(OD)?3 A7 G- q  v9 J4 r% _+ K. `. z
      对于漏极开路(OD)输出,跟集电极开路输出是十分类似的。将上面的三极管换成场效应管即可。这样集电极就变成了漏极,OC就变成了OD,原理分析是一样的。
. ^/ j! s/ ?" x: y6 A- u/ Z      另一种输出结构是推挽输出。推挽输出的结构就是把上面的上拉电阻也换成一个开关,当要输出高电平时,上面的开关通,下面的开关断;而要输出低电平时,则刚好相反。比起OC或者OD来说,这样的推挽结构高、低电平驱动能力都很强。如果两个输出不同电平的输出口接在一起的话,就会产生很大的电流,有可能将输出口烧坏。而上面说的OC或OD输出则不会有这样的情况,因为上拉电阻提供的电流比较小。如果是推挽输出的要设置为高阻态时,则两个开关必须同时断开(或者在输出口上使用一个传输门),这样可作为输入状态,AVR单片机的一些IO口就是这种结构。
1 P) M1 y9 ]; Y! y转自:http://blog.21ic.com/user1/349/archives/2008/45164.html
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发表于 2018-4-25 09:16 | 只看该作者
学习一下拉,谢谢
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 楼主| 发表于 2010-6-9 01:06 | 只看该作者
为什么引入OC门?
: c0 B7 |* V% ~  h. O0 p
  k0 g( k9 a& I$ X2 r% _) v" ~! ^        实际使用中,有时需要两个或两个以上与非门的输出端连接在同一条导线上,将这些与非门上的数据(状态电平)用同一条导线输送出去。因此,需要一种新的与非门电路--OC门来实现“线与逻辑”。
% X2 d8 y, s- V9 v! I/ A0 `
5 q1 f0 B  D+ j" N/ f! P9 ROC门主要用于3个方面:
. S8 [2 B2 y) L" Y* R1 [- Q9 C: e/ D: r1 l* g1 C, N
1、实现与或非逻辑,用做电平转换,用做驱动器。由于OC门电路的输出管的集电极悬空,使用时需外接一个上拉电阻Rp到电源VCC。OC门使用上拉电阻以输出高电平,此外为了加大输出引脚的驱动能力,上拉电阻阻值的选择原则,从降低功耗及芯片的灌电流能力考虑应当足够大;从确保足够的驱动电流考虑应当足够小。
* v0 ^  ~! F0 W: }# u+ S& p4 N( @" f7 ~. t# d" u6 O0 N0 j

  H5 I% N- B  e8 o2、线与逻辑,即两个输出端(包括两个以上)直接互连就可以实现“AND”的逻辑功能。在总线传输等实际应用中需要多个门的输出端并联连接使用,而一般TTL门输出端并不能直接并接使用,否则这些门的输出管之间由于低阻抗形成很大的短路电流(灌电流),而烧坏器件。在硬件上,可用OC门或三态门(ST门)来实现。 用OC门实现线与,应同时在输出端口应加一个上拉电阻。
( d& n' m' z+ `" ?# R$ ^
8 [% R" i6 Q. \; i" A1 D6 Z4 T+ H6 {0 s, W" V' b! C
3、三态门(ST门)主要用在应用于多个门输出共享数据总线,为避免多个门输出同时占用数据总线,这些门的使能信号(EN)中只允许有一个为有效电平(如高电平),由于三态门的输出是推拉式的低阻输出,且不需接上拉(负载)电阻,所以开关速度比OC门快,常用三态门作为输出缓冲器。

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发表于 2010-6-28 11:30 | 只看该作者
很好很好,很多模糊的概念搞清楚了,谢谢LZ

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发表于 2010-7-4 16:49 | 只看该作者
谢谢

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发表于 2010-8-2 16:49 | 只看该作者
谢谢楼主,阐述得很明白

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发表于 2011-2-10 15:11 | 只看该作者
最好请高手画个IO口内部电路结构示意图,那就更加清楚了!

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发表于 2011-2-11 15:58 | 只看该作者
好资料!

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发表于 2011-2-16 16:55 | 只看该作者
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发表于 2011-2-25 15:18 | 只看该作者
不错,谢谢分享
踏实的走好每一步,每一天

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发表于 2011-2-25 15:41 | 只看该作者
不错,谢谢分享

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发表于 2011-3-11 14:47 | 只看该作者
学习一下拉,谢谢6 Q0 O( [' W* B+ v( K2 x$ w

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发表于 2011-6-13 16:23 | 只看该作者
很详细,学习中。。。。

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发表于 2011-8-22 16:06 | 只看该作者
很好,很好,非常好!

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发表于 2011-8-22 16:32 | 只看该作者
谢谢分享!!

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发表于 2011-8-25 16:29 | 只看该作者
可以哦
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