什么是三態(tài)門? 三態(tài)邏輯與非門電路以及三態(tài)門電

三態(tài)門，是指邏輯門的輸出除有高、低電平兩種狀態(tài)外，還有第三種狀態(tài)——高阻狀態(tài)的門電路 高阻態(tài)相當于隔斷狀態(tài)。 三態(tài)門都有一個EN控制使能端，來控制門電路的通斷。 可以具備這三種狀態(tài)的器件就叫做三態(tài)(門,總線,......).
舉例來說：
內(nèi)存里面的一個存儲單元，讀寫控制線處于低電位時，存儲單元被打開，可以向里面寫入；當處于高電位時，可以讀出，但是不讀不寫，就要用高電阻態(tài)，既不是＋5v，也不是0v
計算機里面用 1和0表示是，非兩種邏輯，但是，有時候，這是不夠的，
比如說，他不夠富有但是他也不一定窮啊，她不漂亮，但也不一定丑啊，
處于這兩個極端的中間，就用那個既不是＋也不是―的中間態(tài)表示，叫做高阻態(tài)。
高電平,低電平可以由內(nèi)部電路拉高和拉低。而高阻態(tài)時引腳對地電阻無窮,此時讀引腳電平時可以讀到真實的電平值.
高阻態(tài)的重要作用就是I/O(輸入/輸出)口在輸入時讀入外部電平用.

1. 三態(tài)門的特點

三態(tài)輸出門又稱三態(tài)電路。它與一般門電路不同，它的輸出端除了出現(xiàn)高電平、低電平外，還可以出現(xiàn)第三個狀態(tài)，即高阻態(tài)，亦稱禁止態(tài)，但并不是3個邏輯值電路。

2. 三態(tài)邏輯與非門

三態(tài)邏輯與非門如圖Z1123所示。這個電路實際上是由兩個與非門加上一個二極管D2組成。虛線右半部分是一個帶有源泄放電路的與非門，稱為數(shù)據(jù)傳輸部分，T5管的uI1、uI2稱為數(shù)據(jù)輸入端。而虛線左半部分是狀態(tài)控制部分，它是個非門，它的輸入端C稱為控制端，或稱許可輸入端、使能端。

當C端接低電平時，T4輸出一個高電平給T5 ，使虛線右半部分處于工作狀態(tài)，這樣，電路將按與非關(guān)系把uI1， uI2接受到的信號傳送到輸出端， 使uo或為高電平，或為低電平。

當C端接高電平時，T4輸出低電平給T5，使 T6、T7、T10 截止。另一方面，通過D2把T8的基極電位鉗在1v左右，使T9截止。由于T9、T10均截止，從輸出端u0看進去，電路處于高阻狀態(tài)。

三態(tài)邏輯與非門的邏輯符號如圖Z1124所示。其中（a）圖表示C端為高電平時為工作狀態(tài)，稱為高有效三態(tài)與非門。（b）圖表示C端為低電平時的工作狀態(tài)，稱為低有效三態(tài)與非門。在使用時應(yīng)注意區(qū)分。

三態(tài)與非門的最重要的用途就是可向一條導(dǎo)線上輪流傳送幾組不同的數(shù)據(jù)和控制信號，如圖Z1125所示，這種方式在計算機中被廣泛采用。但需要指出，為了保證接在同一條總線上的許多三態(tài)門能正常工作，一個必要條件是，任何時間里最多只有一個門處于工作狀態(tài)，否則就有可能發(fā)生幾個門同時處于工作狀態(tài)，而使輸出狀態(tài)不正常的現(xiàn)象。

三態(tài)輸出門電路（TS（Three-state output Gate）門）

上圖為三態(tài)門輸出門電路的原理圖。在圖中，如果將虛線方框內(nèi)的兩個反相器和一個二極管剪掉，剩下的部分就是典型的TTL與非門電路。

所謂三態(tài)是指輸出端而言。普通的TTL與非門其輸出極的兩個晶體管T₄、T₅始終保持一個導(dǎo)通，另一個截止的推拉狀態(tài)。T₄導(dǎo)通，T₅截止，輸出高電平Y=1；T₄截止，T₅導(dǎo)通，輸出低電平，Y=0。三態(tài)門除了上述兩種狀態(tài)外，又出現(xiàn)了T₄、T₅同時截止的第三種狀態(tài)。因為晶體管截止時c、e之間是無窮大阻抗，輸出端Y對地、對電源（v_cc）阻抗無窮大。因此這第三種狀態(tài)也稱高阻狀態(tài)。

現(xiàn)對三種狀態(tài)進行分析：

控制信號可在E_N處加入，也可在處加入：

E_N＝0，＝1，則C=0，v_B1=0.9V，v_c2＝0.9V

v_B4＝v_c2＝0.9V，T₄截止（T₄導(dǎo)通的電位v_B4>1.4V）

v_B1=0.9V，T₅截止，輸出端Y為高阻狀態(tài)。

E_N＝1，＝0，C=1，對與非門另兩個A、B輸入端無影響，為正常的與非門電路。

當A＝B＝1，則T₂、T₅導(dǎo)通，v_c2＝1.0V（前已分析）。二極管D處于反相截止狀態(tài)（因為其陽極電壓v_c2＝1.0V，小于陰極C點電位v_IH=3.4V），在電路中不起作用。

若A、B中有一個為0，則T₂、T₅截止，由于v_c2＝v_IH＋0.7＝4.1V，足夠保證T₄導(dǎo)通。

即當E_N＝1（＝0），二極管D在電路中不起作用，電路保持完整的與非門邏輯功能。

三態(tài)門邏輯符號如下：

E_N＝1， ＝0，

E_N＝0， Y為高阻狀態(tài) ＝1，Y為高阻狀態(tài)

常用邏輯門電路符號：

與門 與非門 非門（反相器）

或門 或非門 與或非門

Y=

OC與非門 三態(tài)與非門

（外接集電極電 C=1， ＝0，

阻后 ） C=0，高阻 ＝1，高阻

C=1，Y=A ＝0，Y=A

C=0，Y高阻 ＝1，Y高阻

C=1， ＝0，

C=0，Y高阻 ＝1，Y高阻

例題1：試確定下列各TTL門電路的輸出Y_i（i=1,……16）

確定左邊表格中Y₁₆的值。A、B、C三個控制變量能否取000，001，010，100四種組合？

例題2：試畫出Y₁、Y₂ 、Y₃ 、Y₄的波形。A、B的波形如下圖所示：

請讀者自行畫出Y₃ 、Y₄的波形。要求在半分鐘（30秒鐘）內(nèi)完成。

三態(tài)門電路