器件集电极开路门与三态输出门的应用实验报告
实验二 三态门和OC门的研究
图输出高电平VOH的下限值； VOL(max) --门电路输出低电平VOL的上限值； IOH(max)--门电路带拉电流负载的能力，或称放电流能力； IOL(max)—门电路带灌电流负载的能力，或称吸电流能力； VIH(min)--为能保证电路处于导通状态的最小输入(高)电平； VIL(max) --为能保证电路处于截止状态的最大输入(低)电平。 IIH — 输入高电平时流入输入端的电流； IIL -- 输入低电平时流出输入端的电流。
图3_2_5 计算OC门外接电阻Rc的工作状态
m'(7)个输入端(a) 计算Rc最大值(b) 计算Rc最小值图3_2_5 计算OC门外接电阻Rc的 工作状态
其中 IcEO -- OC门输出三极管T5截止时的漏电流； Ec — 外接电源电压值； m -- TTL负载门个数； n — 输出短接的OC门个数； m’— 各负载门接到OC门输出端的输入端总和。 Rc值的大小会影响输出波形的边沿时间，在工作速度较高时，Rc的取值应接近
3完成第七项中的思考题1233281用三态门实现三路信号分时传送的总线结构
实验二 三态门和OC门的研究 一、实验目的
(1) 熟悉两种特殊的门电路：三态门和OC门； (2) 了解“总线”结构的工作原理。 二、实验原理
数字系统中，有时需把两个或两个以上集成逻辑门的输出端连接起来，完成一定的逻
辑功能。普通TTL门电路的输出端是不允许直接连接的。图2_1示出了两个TTL门输出短 接的情况，为简单起见，图中只画出了两个与非门的推拉式输出级。设门A处于截止状态， 若不短接，输出应为高电平；设门B处于导通状态，若不短接，输出应为低电平。在把门 A和门B的输出端作如图3_2_1所示连接后，从电源Vcc经门A中导通的T4、D3和门B中导 通的 T5到地，有了一条通路，其不良后果为：图3_2_1 不正常情况：普通TTL门电路输 出端短接
三态门、oc门实验报告 湖南大学数字逻辑
实验二三态门，OC门的设计与仿真一、实验目的熟悉三态门、OC门的原理，用逻辑图和VHDL语言设计三态门、OC门，并仿真。
二、实验内容1．用逻辑图和VHDL语言设计三态门，三态门的使能端对低电平有效。
2．用逻辑图和VHDL语言设计一个OC门（集电极开路门）。
三、实验原理1．三态门，又名三态缓冲器（Tri-State Buffer）用途：用在总线传输上，有效而又灵活地控制多组数据在总线上通行，起着交通信号灯的作用。
功能：三态逻辑输出三种不同的状态，其中两种状态常见的逻辑1和逻辑0，第三个状态高阻值，称为高阻态，用Hi-Z或者Z或z表示三态缓冲器比普通缓冲器多了一个使能输入EN，即连接到缓冲器符号底部的信号。
从真值表可以看出，如果是EN=1.则OUT等于IN，就像普通缓冲器一样。
但是当EN=0时，无论输入的值什么，输出结果为高阻态（Hi-Z）。
逻辑图真值表EN A OUT0 0 Hi-Z0 1 Hi-Z1 0 01 1 1波形图2．OC门，又名集电极开路门（opndrn）用途：集电极开路门（OC门）是一种用途广泛的门电路。
典型应用是可以实现线与的功能。
逻辑图真值表A B0 01 Hi-Z波形图四、实验方法与步骤实验方法：采用基于FPGA进行数字逻辑电路设计的方法。
采用的软件工具是QuartusII软件仿真平台，采用的硬件平台是Altera EPF10K20TI144_4的FPGA试验箱。
实验步骤：1、编写源代码。
打开QuartusⅡ软件平台，点击File中得New建立一个文件。
编写的文件名与实体名一致，点击File/Save as以“.vhd”为扩展名存盘文件。
VHDL 设计源代码如下：三态门：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY tri_s ISPORT (enable,datain:IN STD_LOGIC;dataout:OUT STD_LOGIC);END tri_s;ARCHITECTURE bhv OF tri_s ISBEGINPROCESS (enable,datain)BEGINIF enable='1' THEN dataout<=datain;ELSE dataout<='Z';END IF;END PROCESS;END bhv;OC门：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY oc ISPORT(datain:IN STD_LOGIC;dataout:OUT STD_LOGIC);END oc;ARCHITECTURE bhv OF oc ISBEGINPROCESS (datain)BEGINIF (datain='0') THEN dataout<='0';ELSE dataout<='Z';END IF;END PROCESS;END bhv;2、按照实验箱上FPGA的芯片名更改编程芯片的设置。
实验六、三态门
实验目的： 一、 实验目的： 1. 掌握三态门的逻辑功能及工作原理。 2. 了解三态门在计算机总线中的应用。 3. 熟悉集电极开路门的电路原理。 4. 掌握集电路开路门的使用方法。
1
二 、实验设备与材料 设备：
1. 示波器 GOS-620FG一台。 2. 三用表一只。
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五、实验内容: 实验内容 1. 三态门的测量(高阻测量)
10
1. 三态门的测量 (正常传输的测量)
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将其测试的数据填入下表中，并分析其结果， 是否符合下列逻辑关系。
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2.实现一位(A0
B0)二进制的双向传送，实现A→B，A
输入续脉冲信号，测试并记录B点的相应信号；正确选择三态 门控制端的逻辑电平(C1,C3=0;C2,C4=1)， 实现B→A，B输入为高电平，或低电平，或连续脉冲信号 时，测试并记录A点相应信号；正确选择三态门控制端的逻辑 电平(C1,C3=1;C2,C4=0)，
材料：
OC门74LS03 一片； 三态门74LS125 一片。
2
三、实验任务: 实验任务
1. 利用74LS125芯片测量三态门高电平、低电平、 高阻抗。 2. 用三态门构成计算机地址总线、数据总线和控制 总线，实现双向数据传送。 3. 利用74LS03芯片测量集电极开路门（OC ）门。 4. 集电极开路门用于“线与”功能，实现逻辑电平 的转换，以驱动发光二极管、继电器、电磁阀等。
3
四、实验原理: 实验原理
1. 三态门的测量 本实验以74LS125为例进行研究。74LS125的 引出线图如下图所示。芯片中含有四个功能相同 的三态输出门，可以独立地被使用。
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实验二集电极开路门电路及三态门电路的研究
实验二集电极开路门电路及三态门电路的研究实验目的：
1.掌握集电极开路门电路及三态门电路的工作原理；
2.通过实验验证集电极开路门电路及三态门电路的工作状态；
3.思考电路中不同元器件参数的变化对电路工作状态的影响。
实验原理：
1.集电极开路门电路：
集电极开路门电路是由晶体管单管实现的基本逻辑电路，其原理是通过晶体管的放大作用，实现输入信号与输出信号的逻辑关系。
当输入为高电平时，晶体管处于饱和状态，输出为低电平；当输入为低电平时，晶体管为截止状态，输出为高电平。
而当输入为浮空时，晶体管的控制端处于开路状态，整个电路无法判断输出状态。
实验器材及元器件：
集电极开路门电路实验：电源、电容、电阻、三极管、万用表。
三态门电路实验：电源、电容、电阻、三极管、二极管、万用表。
实验步骤：
1.集电极开路门电路实验：
（1）按照电路图连接电路，注意器件的极性。
（2）将控制端接入电源的正极和负极，分别记录输出电压的高低电平值。
（3）将控制端不接入电源，即处于浮空状态，记录输出电压值并分析原因。
实验结果及分析：
1.集电极开路门电路实验：
（1）控制端输入高电平时，输出为低电平；控制端输入低电平时，输出为高电平。
（2）控制端浮空时，晶体管无法放大，整个电路处于不稳定状态，输出值也不能确定。
实验分析：
1.集电极开路门电路工作原理简单，但在实际应用中容易受到噪声等因素的干扰，造成输出不稳定。
2.三态门电路具有较好的输出稳定性和电路适应性，在数字集成电路、计算机等领域应用广泛。
三态门实验报告
三态门实验报告三态门实验报告引言：在科学研究中，实验是获取真实数据和验证理论的重要方法之一。
本次实验旨在研究三态门的工作原理和应用。
通过实验，我们能够深入了解三态门的特性，并进一步探究其在现实生活中的应用。
一、实验目的本次实验的目的是通过搭建三态门电路，观察和分析三态门的工作原理，探究其在数字电路中的应用。
二、实验材料和仪器本次实验所需材料和仪器如下：1. 电路板2. 三态门芯片3. 连接线4. 电源5. 开关6. LED灯三、实验步骤1. 将三态门芯片插入电路板中，并用连接线连接芯片和其他元件。
2. 将电源接入电路板，确保电路板正常供电。
3. 通过开关控制输入信号，观察LED灯的亮灭情况。
四、实验结果和分析通过实验观察和数据记录，我们得出以下实验结果和分析：1. 当输入信号为低电平时，LED灯熄灭。
2. 当输入信号为高电平时，LED灯点亮。
3. 当输入信号为无效电平时，LED灯保持上一状态。
根据实验结果，我们可以得出以下结论：三态门是一种数字逻辑门，具有三个输入端和一个输出端。
它的工作原理是根据输入信号的不同状态，输出相应的电平。
当输入信号为低电平时，输出为低电平；当输入信号为高电平时，输出为高电平；当输入信号为无效电平时，输出保持上一状态。
五、三态门的应用三态门在数字电路中有广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景：1. 数据总线控制：在计算机系统中，三态门常用于数据总线的控制，实现数据的传输和共享。
2. 内存芯片：三态门可以用于内存芯片的控制线路，实现数据的读取和写入。
3. 多路选择器：三态门可以用于多路选择器的实现，根据输入信号的不同状态，选择不同的输入通路。
4. 缓冲器：三态门可以用作缓冲器，将信号从一个电路传递到另一个电路，保持信号的强度和波形。
六、实验总结通过本次实验，我们深入了解了三态门的工作原理和应用。
三态门作为一种重要的数字逻辑门，在现代电子技术中起着重要的作用。
通过进一步研究和实践，我们可以更好地应用三态门，推动数字电路技术的发展。
三态门和集电极开路(OC)门实验报告
4、验证 74LS03 集成电机开路门的逻辑功能
接上拉电阻
不接上拉电阻
A/V
B/V
Y/V
A/V
B/V
Y/V
4.93
4.93
0.17
4.93
4.93
0
4.93
0
12.15
0
0
0
0
4.93
12.15
0
4.93
0
0
0
12.15
4.93
0
0
由上表可得，当不接上拉电阻时，Y 端始终为 0；当接上拉电阻时，Y 当且仅
ENi
Ai/V
Yi/V
0
4.92
3.65
0
0
0.12
当 EN=0V 时，Y 端的逻2、用 74LS125 三态门构成 1 位 2 选 1 数据选择器
S0
D0
D1
Y
0
1KHZ
1
3V
1KHZ, 2.8V
5V
4.2V
由上表可知，当 S0=0 时，Y=D0；当 S0=1 时，Y=D1。
• 分别在输出端接上拉电阻和不接上拉电阻的情况下，测量 74LS03的一个逻辑门的逻辑关系，并填入下表
• 注意：芯片电源电压必须是 5V！若接 12V 将导致器件烧毁！
5、74LS03 实现线与、电平转换功能
• 按右图VCC接5V，测量输入端A,B及 输出端Y 的电压值，填入下表
• 若将多个相同集电极开路门的输出连在 一起接上拉电阻，则只要有输出门为低 电平，输出端就为低电平，逻辑功能上 是与的关系，称为线与
2、用 74LS125 三态门构成 1 位 2 选 1 数据选择器
1. 用74LS125按右图连接电路
数电实验之三态输出门与集电极开路门
三态输出门与集电极开路门一、实验目的1．学习中规模集成门电路的使用。
2．掌握三态输出门的逻辑功能。
3．学会三态输出门的应用。
二 实验原理三态门是一种特殊的门电路，它与普通的门电路有所不同，它的输出端除了通常为高、低电平两种状态外，还有第三种输出状态—高阻状态，处于高阻状态时，电路与负载之间相当于开路。
它有一个控制端（禁止端或使能端）。
三态门按逻辑功能及控制方式来分有各种不同类型，本实验所采用的型号是74LS125为三态输出四总线缓冲器。
三态门主要用途之一是分时实现总线传输，即用一个传输通道（总线），以选通方式传送多路信息。
电路中将若干个三态门输出端直接接在一总线上，使用时，要求只有一个传输信息的TS 三态输出门控制端处于使能，而其余各TS 门的控制端均处于禁止态。
因为由理论课学习我们知道TS 门输出端不允许并联使用。
所以显然不能同时有两个或两个以上的TS 门的控制端处于使能。
2. 本实验所用OC 与非门（集电极开路门）型号为74LS03(2输入四与非门)。
OC 与非门的输出管的集电极是悬空的，工作时输出端必须通过一只外接电阻R L 和电源V CC ’相连接，以保证输出电平符合电路要求。
OC 门的应用主要有以下三个方面1、 利用电路的“线与”特性，可方便的完成某些特定的逻辑功能。
如下图13.2（A ）所示，将两个OC 与非门输出端直接并联在一起，则它们的输出Y = F A +F B = 21A A ·21B B =2121B B A A即把两个或两个以上OC 与非门“线与”后，可完成“与或非”的逻辑功能。
2、实现多路信息采集，使两路以上的信息共用一个传输通道（总线）。
3、实现逻辑电平的转换，以推动荧光数码管、继电器、MOS 器件等多种数字集成电路。
图13.1 OC 与非门内部逻辑图(A)（B ）图13.2OC 门输出并联运用时负载电阻R L 的选择：图13.1（B ）中由n 个OC 与非门“线与”驱动有m 个输入端的N 个TTL 与非门，为保证OC 与非门输出电平符合逻辑要求，负载电阻R L 阻值的选择范围为；R L （max ） =IHH H CCmInI V V --'00R L （min ） =ILLML CC I m I V V '--'0式中：I 0H ：OC 门输出管截止时（输出高电平）的漏电流（约50uA ） I LM ：OC 门输出低电平时允许最大灌入负载电流（约20mA ） I IH ：负载门高电平输入电流(＜50uA)I IL：负载门低电平输入电流（＜1.6m A＝V CC’：R L外接电源电压n：OC门个数N：负载门个数m：接入电路的负载门输入端总个数。
集电极开路门和三态输出门的应用
实训二集电极开路门和三态输出门的应用一、实训目的1．熟悉集电极开路门（OC门）和三态输出门（TSL门）的逻辑功能；2．熟悉用OC门构成线与功能；3．熟悉用TSL门构成总线功能。
二、实训内容1．用OC门构成线与功能；2．用TSL门构成总线功能。
三、实训主要元件1．74LS03 （四二输入与非门，OC门）2。
74LS126（四总线缓冲器）外引线排列图：外引线排列图：（详细资料请查后附表）四、实训原理、步骤及要求1．用OC门实现“线与”功能（1）选用四二输入（OC）“与非”门74LS03，工作电源5V，外接上拉电阻R L=2kΩ。
（2）按图2.1接好线路。
将74LS03其中三个OC门的两输入端接在一起，形成三个输入端A、B、C，再将A、B、C分别接三个逻辑开关，输出Y接输出状态显示（LED管）。
按表1所示向输入A、B、C提供不同电平取值，观察输出状态显示（LED管）的状态，判断输出Y的取值，填入表1中，通过真值表，写出“线与”的逻辑表达式。
表1 “线与”电路真值表图 2.1 用OC门实现“线与”的电路“线与”功能电路的逻辑表达式：2．用三态输出门74LS126（TSL门）构成输出总线（1）选用四总线缓冲器74LS126（EN端高电平有效），电源电压为5V。
(2)首先检查74LS126中所有的三态与非门是否能正常工作，自已拟定检测的方法。
（3）按图2.2接好线路。
给第一个TSL门输入端1A接上1HZ的脉冲周期性信号、第二个TSL 门的输入端2A接地、第三个TSL门的输入端3A接高电平，三个TSL门的使能端1EN、2EN、3EN分别接逻辑开关，总线接输出状态显示（LED管）。
表2 总线真值表图2.2 总线传输电路（4）将使能端1EN、2EN、3EN全部接0，观察总线上二极管的状态。
然后，使使能端1EN、2EN、3EN交替接1，即任一时刻只能一个使能端为1（注：在每次使某个使能端为1之前，先全为0），观察总线上（LED管）的状态，判断Y取值，将结果填入表2中。
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集电极开路门与三态输出门的应用实验报告
一、 实验目的
掌握TTL 集电极开路(OC)门和三态(3S)输出门的逻辑功能及应用。
二、 实验器件
试验箱、万用表
三、 实验内容及数据
1. OC 门的特性及其应用
(1) 参考图1.4.2，用OC 门74LS03验证 OC 门的“线与”功能。
R L 为1k Ω时，写出输出F 的表达式，观测输出与输入信号的逻辑关系，将数据填入自制表格中。
电路接线：5V ：14
GND ：7 十六位逻辑电平输出：4、5、13、12
十六位逻辑电平显示：电阻（1K ） 电阻（1K ）：6（6与11相连）
A B C D F 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1
1
1
1
原理：两个与非门相连，逻辑公式为：逻辑公式：F=(AB)’(CD)’ (2) 参考图1.4.7, 验证OC 门74LS03的特性,输入A 、B 接逻辑电平输出信号，输出端Y 接直流电压表。
V L 接+5V,电阻R L 为4.7k, 观测输出与输入信号的逻辑关系，如果去掉R L , 观测输出信号的变化。
V L 改接+15V ， 检
测输出信号的高电平和低电平电压。
电路接线：5V ：14 GND ：7 十六位逻辑电平输出：4、5 十六位逻辑电平显示：电阻（1K ） 电阻（1K ）：6 原理：两个与非门相连，逻辑公式为：逻辑公式：Y=(AB)’ 逻辑关系表： A B Y 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1
1
(3) 参考图1.4-8，用OC 门74LS03驱动COMS 电路与非门CD4011,V L 接+5V ，调节电位器R w ，观察上拉电阻的取值对输出端Y 的电平的影响。
要求输出信号Y 的高电平不小于3.5V, 低电平不大于0.3V,实验求出上拉电阻的取值范围。
去掉R L ，信号灯亮度增加，逻辑关系不变。
V L 改接+15V ，高电平电压：3.05
低电平电压：0.22
V L 改接+15V ，高电平电压：9.60
低电平电压：0.10
电路接线：5V ：R L 、R W 、14（74LS03） GND ：7（74LS03） 十六位逻辑电平输出：4（74LS03）、5（74LS03）
十六位逻辑电平显示：6（74LS03） 6（74LS03）：4（CD4011）、5（CD4011）
原理：根据调节电位器，观测上拉电阻取值对Y 电平的影响 2. 三态门的特性及其应用
⑴ 参考图1.4.9，验证三态门74LS125的逻辑功能。
控制端E 、三态门的输入A 接逻辑电平输出信号，输出端Y 接逻辑电平显示电路，通过开关K 可使电阻接+5V 或地，当E 无效为高电平，三态门输出为高阻态时，输出Y 对应开关K 的状态（接+5V 或地）为高电平或低电平；当E 有效为低电平时，Y=A 。
随着上拉电阻接入电路中阻值发生变化Y 端灯的亮度发生变化 低电平：0.27V 1.095K Ω 高电平：3.58V 80.52K Ω
E=0：Y=A
E=1：Y=K
现象：当E 为低电平时，Y 端输出与A 端输入一致；当E 为高电平时，K 接通5V 电源，Y 输出高电平，K 接地，Y 输出低电平。
原理：三态门的使能端为E ，当E 为低电平时三态门功能有效，Y 端输出A 端输入的值，当E 为高电平时三态门功
能无效，Y 端输出即为电源接通状态，K 接电源时即输出高电平，K 接地时即输出低电平。
四、 实验心得
这次实验明显比上次难些，做了好久才写出来，以后实验前要做一下预习。
五、 思考题
（1） 对74LS03，若上拉电阻的电源为+15V 时，输出能否接到实验箱的指
示灯上？
答：不能，电压太高可能会损坏试验箱。
（2） 如何利用三态门实现双向传输，画图说明。
用三态门实现数据的双向传输的电路如下图所示，其中门G 1和G 2为三态反相器，门G 1高电平有效，门G 2低电平有效。
当三态使能端EN ＝1时，数据D 0经门G 1反相变为 送到数据总线，这时门G 2呈高阻态；当三态使能端EN ＝0时，门G 1呈高阻态，门G 2呈工作态，数据总线中的D 1由门G 2反相后再将数据D 0输出。
EN
EN D 1
D 0
EN
G 1 G 2。