SI7864DP门电路带负载时的接口电路,用门电路直接驱动显示器件,在数字电路中,往往需要用发光二极管来显示信息,例如电源接通或者断开的指示、七段数码显示、图形符号显示等。

图3.6.5表示用反相器驱动一发光二极管LED,电路中串接了一限流电阻R以保护LED。限流电阻的大小可分别按下面两种情况来计算。

对于图3.6.5(a),当门电路的输人为低电平,输出为高电平时,LED发反之,图3.6.5(b)所示电路,当输人信号为高电平,输出信号为低电平时LED发光,故有图3.6.5 反相器驱动LED电路.

以上两式中,rD为LED的电流,ui为LED的正向压降,7on和uL为门电路的输出高、低电平电压,常取典型值。

例3.6.2 试用74HC04六个CMOs反相器中的一个作为接口电路,使门电路的输入为高电平时,LED导通发光。

解:LED正常发光需要几毫安的电流,并且导通时的压降ub为1.6Ⅴ。

根据附录A查得,当ycc=5v时,yoL=0.33v,roL(m ax)=4 mA,因此JD取值不能超过4 mA。根据式(3.6.3)计算限流电阻的最小值为相应的电路如图3.6.5(b)所示。

机电性负载接口,在工程实践中,往往会遇到用各种数字电路来控制机电性系统的功能,例如控制电动机的位置和转速,继电器的接通与断开,流体系统中阀门的开通和关闭,自动生产线中的机械手多参数控制等。这些机电系统所需的工作电压和工作电流比较大,即使微型继电器的驱动电流也会在10mA以上。要使这些机电系统正常工作,必须扩大驱动电路的输出电流以提高带负载能力,而且必要时要实现电平转移。

它为TTL负载提供拉电流,反之则提供灌电流。

例3.6.1 用一个74HC00与非门电路驱动一个74系列TTL反相器和6个74LS系列逻辑门电路。试验算此时的CMOS门电路是否过载?已知74系列TTL反相器的参数rlL(m ax)=1.6 mA,rm(nax)=0.04 mA。其他参数可查附录A。

解:由附录A查得74HC00和74LS系列参数如下:

灌电流情况下,74HC00门电路的foL(max)=4 mA,74LS门的输人电流了IL(max)=0.4 mA,总的输人电流为74系列TTL反相器和74LS系列逻辑门电路输

入电流之和,即fIL(total)=1.6 mA+6×0.4 mA=4 mA,满足式(3.6.1)的条件。

拉电流情况下,74HC00门电路的JoⅡ(max)=4mA,74LS系列的rm(max)=0.02 mA,因此,总的输人电流Jm(total)=0.4 mA+60.02 mA=0.16 mA,满足式(3.6.2)的条件。

根据以上分析,CMOs驱动TTL门电路未过载,但是灌电流情况刚刚满足

条件,在实际电路设计中要考虑留出一定的余量,即增加带灌电流的能力。可以在驱动门和负载门之间增加一个驱动器,由于TTL系列f。L(max)比CMOS的JoL(max)大得多,最简单的办法是CMOS门后面加一个TTL系列的同相缓冲器,再用这个缓冲器驱动上述1个74系列TTL反相器和6个74LS系列逻辑门电路。

TTL门驱动CMOs门,用TTL电路驱动74HCT系列CMOS电路时,由附录A可知,由于高、低电平参数兼容,不需另加接口电路。当74HC系列CMOs为负载器件时,TTL输出低电平参数与74HC的输入低电平参数兼容,但是高电平参数不兼容。例如74LS系列的uH(nn)为2.7V,而74HC系列的7IH(min)为3.5Ⅴ。

为了解决这一矛盾,常采用如图3.6.2所示的方法,在TTL的输出端与+5V电源之间接一个上拉电阻Rp’上拉电阻的值取决于负载器件的数目以及TTL和CMOS的电流参数,可以用OC门外接上拉电阻的计算方法进行计算。但必须注意,此时y为oH(min)(图362 TTL门驱动CMOS门的yoⅡ(min)换成yIH(min)进行计算。当TTL门电路输出为高电平时,有yoⅡ=yDD~Rp(Joz+rm(total))        (3.6.5)

式中,roz为TTL电路输出高电平时,输出管截止时的漏电流,JIⅡ(total)为流人全逻辑门电路使用中的几个实际问题.

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