Выход с тремя состояниями

Выход с тремя состояниями 3С очень похож на стандартный выход, но к двум состояниям добавляется еще и третье - пассивное, в котором выход можно считать отключенным от последующей схемы. Такой выход можно считать состоящим из двух переключателей (Рис. 2.20.а), которые могут замыкаться по очереди, давая логический нуль и логическую единицу, но могут и размыкаться одновременно. Третье состояние называется высокоимпедансным или Z-состоянием. Для перевода выхода в третье Z-состояние используется специальный управляющий вход, обозначаемый OE (Рис. 2.20.б) (Output Enable - разрешение выхода) или EZ (Enable Z-state).

а)	б)	с)
Рис.2.20 Выход с тремя состояниями

При наличии разрешения (ОЕ = 1) элемент работает как обычно, выполняя свою логическую операцию, а при его отсутствии (ОЕ=0) переходит в состояние «отключено».

Входы типа 3С можно соединять параллельно (Рис.2.20.с) при условии, что в любой момент времени активным может быть только один из них. В этом случае отключенные выходы не мешают активному формированию сигнала в точке соединения выходов. Эта возможность позволяет применять элементы 3С в магистрально-модульных микропроцессорных и других системах, где многие источники информации поочередно пользуются одной и той же линией связи (рис.2.21).

Объединение выходов цифровых микросхем совершенно необходимо также при шинной (или магистральной) организации связей между цифровыми устройствами.

При шинной организации связей все сигналы между устройствами передаются по одним и тем же линиям (проводам), но в разные моменты времени (это называется временным мультиплексированием). В результате количество линий связи резко сокращается, а правила обмена сигналами существенно упрощаются.

Рис. 2.21. Шинная организация связей

Группа линий (сигналов), используемая несколькими устройствами, как раз и называется шиной. Понятно, что объединение выходов в этом случае совершенно необходимо - ведь каждое устройство должно иметь возможность выдавать свой сигнал на общую линию. К недостаткам шинной организации относится, прежде всего, невысокая скорость обмена сигналами.

Используя микросхемы с тремя состояниями по выходу можно создавать магистрали с двунаправленными потоками информации, а также уплотнять каналы передачи данных (рис.2.22).

Элементы типа 3С сохраняют такие достоинства элементов с логическим выходом как быстродействие и высокая нагрузочная способность.

а) работа на общую нагрузку	б) двухсторонняя передача информации
Рис.2.22. Использование МС с тремя состояниями по выходу

2.7. Контрольные вопросы

1. Нарисуйте условное обозначение инвертора, напишите его таблицу истинности и логическое выражение которым описывается работа инвертора.
2. Нарисуйте условное обозначение коньюнктора, напишите его таблицу истинности и логическое выражение которым описывается его работа.
3. Нарисуйте условное обозначение дизъюнктора, напишите его таблицу истинности и логическое выражение которым описывается его работа.
4. Какие элементы называются базовыми?
5. Нарисуйте условное обозначение базового логического элемента И-НЕ, напишите его таблицу истинности и логическое выражение которым описывается его работа.
6. Нарисуйте условное обозначение базового логического элемента ИЛИ-НЕ, напишите его таблицу истинности и логическое выражение которым описывается его работа.
7. Напишите теорему Де-Моргана для сложения и для умножения.
8. Что такое нагрузочная способность? Какие параметры ее определяют?
9. Напишите выражения определяющие зоны статической помехоустойчивости ЛЭ по нижнему уровню (U^н _пом)′ и верхнему (U^в _пом)′ уровням напряжения.
10. Покажите на амплитудной передаточной характеристике (Рис.2.10) U^н _{вых пор} и U^в _{вых пор} . Что обозначают эти значения?
11. Какие параметры ЛЭ относятся к динамическим?
12. Какая логика называется положительной, а какая отрицательной?
13. Что определяют параметры t¹⁰_{зд р}, t⁰¹_{зд р}. Покажите значения этих параметров для положительной логики на Рис.2.11.
14. Как определяется средняя задержка распространения сигнала ЛЭ (τ _{зд р ср} )?
15. Какие параметры ЛЭ относятся к статическим параметрам?
16. Что определяют параметры U⁰_вх, U¹_вх?
17. Что определяют параметры U⁰_вых, U¹_вых?
18. Что определяют параметры U⁰_{вх пор}, U¹_{вх пор}?
19. Что определяют параметры U⁰_{вых пор}, U¹_{вых по}?
20. Что определяют параметры I⁰_вх, I¹_вх, I⁰_вых, I¹_вых?
21. Что определяют параметры I⁰_пот, I¹_пот?
22. Что такое потребляемая мощность?
23. Какая модель представления цифровых схем называется логической? Когда она используется?
24. Какая модель представления цифровых схем называется моделью с временными задержками? Когда она используется?
25. Какая модель представления цифровых схем называется электрической моделью? Когда она используется?
26. Какие разновидности выходных каскадов Вы знаете?
27. Нарисуйте схему выхода с двумя состояниями (стандартный выход).
28. Нарисуйте схему выхода с открытым коллектором.
29. Что такое выход с тремя состояниями?