线与逻辑详解

　什么是线与逻辑？需要和CMOS漏极开路门（Open Drain, OD）一起介绍。

　　通常CMOS门电路都有反相器作为输出缓冲电路，而在工程实践中，有时需要将两个门的输出端并联以实现“与”逻辑的功能称为“线与”逻辑，或者用于驱动大电流负载，或者实现逻辑电平变换。

　　现在来考虑一种情况，如果将将两个CMOS与非门G₁和G₂的输出端连接在一起，如图1所示，并设G₁的输出处于高电平，T_N1截止，T_P1导通；而G₂的输出处于低电平，T_N2导通，T_P2截止，这样从G₁的T_P1端到G₂的T_N2端将形成一低阻通路，从而产生很大的电流，很有可能导致器件的损毁，并且无法确定输出是高电平还是低电平，这一问题就需要OD门来解决。

　　所谓漏极开路门是指CMOS门电路的输出只有NMOS管，并且它的漏极是开路的。使用OD门时必须在漏极和电源V_DD之间外接一个上拉电阻（pull-up resister）R_P。如图2所示为两个OD与非门实现线与，将两个门电路输出端接在一起，通过上拉电阻接电源。

 

　　当两个与非门的输出全为1时，输出为1；只要其中以输出为0，则输出为0，所以该电路符合与逻辑功能，即L=(AB)'(CD)'。

　　上拉电阻对OD门动态性能的影响：

　　当其他门电路作为OD门的负载时，OD门称为驱动门，其后所接的门电路称为负载门。由于驱动门的输出电容、负载门的输入电容以及接线电容的存在，上拉电阻势必影响OD门的开关速度，R_P的值越小，负载电容的充电时间常数也越小，因而开关速度越快。但上拉电阻不能任意的减小，它必须保证OD门输出端的电流不能超过允许的最大值I_OL(max)。对于74HC/74HCT系列CMOS电路，I_OL(max)=4 mA，因此R_P必须大于V_DD/I_OL(max)=5 V/4 mA = 1.25kΩ 。与普通CMOS电路相比，R_P的值比PMOS管导通电阻大，因而，OD门从低电平到高电平的转换速度比普通CMOS门慢。

 

　　（摘自：《电子技术基础（数字部分）》第六版  康华光）