 |
Выход с тремя выходными состояниями
|
|
|
|
Микросхемы с тремя состояниями выхода появились с развитием информационной техники. Используются микросхемы с тремя выходными состояниями для уплотнения каналов передачи информации, когда информация может передаваться в двух направлениях, а также для работы нескольких элементов на общую нагрузку, для снижения потребляемой мощности от источника питания.
Микросхема на выходе может иметь высокий уровень U1, низкий уровень U0, а также третье отключенное состояние, которое называется высокоимпедансным или состояние высокого сопротивления. (Импеданс – это полное комплексное сопротивление.)
| Третьим или Z-состоянием называется запрет приёма информации, при котором выходное сопротивление логического элемента стремится к бесконечности, а выходной ток – к нулю. |
Управление микросхем организуется так, что в любой момент времени все микросхемы, кроме одной, находятся в высокоимпедансном состоянии.Таким образом. удается сократить количество информационных магистралей. По одной общей шине можно передавать в разных направлениях информацию от нескольких источников сигнала.
Вход включения третьего состояния имеет метку EZ или OE (Output Enable - разрешение выхода), а выход, имеющий высокоимпедансное состояние (Z). Метка 
на выходе микросхемы указывает о свойстве выхода.
На рисунке 4.2 представлено УГО логического элемента И-НЕ с Z-состоянием.
Перевод ЛЭ в третье состояние выполняется активным сигналом высокого уровня по входу EZ.
Рисунок 4.2.
На рисунке 4.3 представлена электрическая принципиальная схема логического элемента И-НЕ с Z-состоянием.
Рисунок 4.3
В состав схемы входят приборы:
· VT1 — ключ с ОБ, используемый для управления каналом EZ.
|
|
|
· VT2 — эмиттерный повторитель. Позволяет уменьшить ток, отбираемый от коллектора VT1.
· R3 токоограничивающее сопротивление.
· VT3 — ключ ОЭ, управлящий включением многоэмиттерного транзистора VT4.
· VT4 —многоэмиттерный транзистор, который выполняет логическую функцию.
· Остальные элементы — как в стандартном ТТЛ элемент.
Рассмотрим работу схемы при разных уровнях сигнала на входе EZ.
1. При EZ=0 схема работает как обычный логический элемент. Ток вытекает из эмиттера VT1, VT2 закрыт, VT3 закрыт, VD1 закрыт. VD1 закрыт, потому что его база (катод) отключен от 0В). Канал EZ не влияет на работу элемента, элемент выполняет функцию 2И-НЕ.
2. При EZ=1 транзистор VT1 работает в инверсном режиме. Ток вытекает из коллектора VT1, открываются VT2 и VT3. На выходе насыщенного VT3 формируется 0 и диод VD1 открывается.
В точке A устанавливается потенциал Uа=UКЭ.VT3+UVD~0,9В. этого потенциала недостаточно для открытия транзистора VT6 и диода VD2 независимо от значений входных сигналов.
Поскольку VT3 открыт, через него стекает ток с эмиттера VT4. Поэтому ток из коллектора VT4 не вытекает и транзистор VT5 закрыт. Также закрыт транзистор VT7. Оба выходных транзистора закрыты (VT6 и VT7) и выход элемента находится в Z-состоянии.
В таблице 4.1 представлен принцип работы логического элемента, представленного на рисунке 4.3.
Таблица 4.1 - Работа логического элемента с тремя выходными состояниями
| EZ | Х1 | Х2 | F | Режим работы |
| Работа в качестве логического элемента | ||||
| Z | Выход логического элемента отключён | |||
| Z | ||||
| Z |
На рисунке 4.4 представлен пример работы логических элементов с Z – состоянием на общую нагрузку.
Рисунок 4.4
При ЕZ = 1, у элемента DD1 выход находится в третьем состоянии (отключён). Элемент DD2 включён и сигнал с входа Х2 передаётся в нагрузку (ЛЭ НЕ).
|
|
|
При работе на общую шину несколько элементов, только 1 находится в рабочем состоянии, остальные отключены.
На рисунке 4.5 представлена организация двунаправленной передачи данных.
Рисунок 4.5
Если EZ=0, то выход DD1 находится в Z – состоянии (закрыт). У элемента DD2 выход открыт, поэтому сигнал с входа Х2 передается на выход У2.
ЕZ=1, выход DD2 отключается, а выход элемента DD1 подключен к линии, и по ней передается сигнал с входа Х1 на выход У1. Рассмотренная схема представляет собой контроллер шины. Схема выполняет функцию управления передачей информации от одного активного устройства к одному или нескольким приёмникам.
|
|
|
