普通門電路，對輸入信號是被動傳輸?shù)?。而可控門電路，則有一定的主動權(quán)，輸入信號到了“門口”，是放行（正常傳輸），還是阻止（處于阻斷狀態(tài)），則由開、關(guān)門控制信號說了算。說白了，這種可控門，起碼有兩種狀態(tài)，“開門”和“關(guān)門”狀態(tài)。相對于普通門，多一個“關(guān)門”狀態(tài)。

對此種數(shù)字電路的定義概念較多，如題目括號中所示。其輸出級電路具三態(tài)特性。何謂三態(tài)？需從數(shù)字電路芯片的輸出級結(jié)構(gòu)來談起。

圖1 數(shù)字門電路輸出級的三種結(jié)構(gòu)形式

普通數(shù)字門電路的輸出級電路，常用a電路形式，因內(nèi)部Q1、Q2僅工作于飽和和截止兩種工作狀態(tài)，電路實質(zhì)上相當于一刀兩擲的高、低電平切換開關(guān)，要求接通電阻越小越好（傳輸電壓信號時可忽略接通電阻/電壓降），無論輸出高、低電平，均為低阻狀態(tài)。

b電路形式（開路集成極輸出），稱為高電壓大電流器件，具備一定的功率驅(qū)動能力，如可以直接驅(qū)動繼電器，典型器件如ULN2003A等，而外部負載電源可以另供為高電壓（如24V或48V），以適應(yīng)負載電源電壓要求。c電路形式，則除了高、低電平的低阻狀態(tài)，還存在第三種狀態(tài)：高阻態(tài)。如圖2所示。

圖2 三態(tài)式輸出級的三種工作狀態(tài)

其輸出級Q1、Q2基極輸入的是兩路獨立電平信號：

a態(tài)：當Q1導(dǎo)通時，相當于輸出端與+5V接通，輸出為高電平（低阻態(tài)1）；b態(tài)：Q2導(dǎo)通時，輸出端相當于與供電地接通，輸出為低電平（低阻態(tài)2）；c態(tài)：當控制信號俱為0時，Q1、Q2均處于截止狀態(tài)，此時OUT輸出端相當于“懸空”——高阻態(tài)（與內(nèi)部電路失掉聯(lián)系）。有兩個問題：

1、處于高阻狀態(tài)時，檢測OUT端應(yīng)該為什么電平？高阻態(tài)有何意義？

這與電路設(shè)計者的考慮——后級電路的輸入要求相關(guān)。處于高阻態(tài)時，其輸出電壓狀態(tài)的高、低完全由設(shè)計者決定——由接入偏置（上拉、或上拉電阻）電路來決定之。

圖3 三態(tài)式輸出級的三種工作狀態(tài)

a電路，在高阻態(tài)其輸出端取決于R1電路形式，為5V高電平。此高電平內(nèi)部電路無關(guān)；b電路，在高阻態(tài)則由R2的下拉作用，使輸出端為低電平，同樣與輸出級電路無關(guān)；c電路，為一個偏置電路實例，當電路設(shè)計要求在靜態(tài)時，光電耦合器PC1處于截止狀態(tài)，電路的安全性能更有保障時，接入R1上接電阻，使電路靜態(tài)時，PC1無導(dǎo)通條件，顯然更為合理和可靠。

因而電路的第三態(tài)——高阻態(tài)的出現(xiàn)，其意義如下：

1）可由設(shè)計者任意決定輸出的高、低電平狀態(tài)（與輸出信號無關(guān)）；

2）當多組器件輸出端需要并聯(lián)（如信號總線模式）時，只有“需要動作”的器件工作模式為高、低電平（指低阻）態(tài)，而“閑置”電路，則處于高阻態(tài)，從而不會影響總線電平，不會影響有用信號。

2、什么情況下輸出端會進入高阻態(tài)？三態(tài)門與普通門的區(qū)別？

以74HC240電路（八反相緩沖器/線驅(qū)動器/線接收器）為例加以說明。

圖4 三態(tài)式輸出級的三種工作狀態(tài)

從上圖可看出，芯片內(nèi)含8路反相器電路，與普通反相器電路相比較，每路反相器除輸入、輸出端外，多出一個OE控制端。當OE端為低電平時，電路處于“開門”即通態(tài)，相當于普通反相器的功能；當OE端為高電平時，傳輸狀態(tài)被阻斷，輸出端處于高阻狀態(tài)。

顯然，與普通門電路相比，可控門（為反相器或同相器）電路，多出一個OE控制端——“開、關(guān)門”信號輸入端。信號的傳輸不但與輸入信號狀態(tài)相關(guān)，而且與OE控制端的狀態(tài)相關(guān)。以74HC240為例，當信號傳輸異常時，對可控門的故障檢修需注意：輸入信號無，查前級電路；控制端是否有“關(guān)門”信號存在，即1、19腳是否變?yōu)楦唠娖?？是，查OE端控制信號來源；芯片本身損壞。當輸入信號與控制端電平狀態(tài)都正常時，落實至芯片本身。

常見三態(tài)同相/反相可控門電路型號為74HC240（八反相可控門）、74HC244（八同相可控門）、74HC365（六同相可控門）、75HC366（六反相可控門）。以74HC240為例：該器件斜對角10、20腳為電源引腳，除信號輸入、輸出引腳外，尚有兩個OE控制端（1、19腳），每個OE端分別控制四路反相器電路的開、關(guān)門。

通常，普通門與三態(tài)門為基本邏輯電路，在些基礎(chǔ)上，將普通門電路進行有序搭接，可組成復(fù)雜的組合型邏輯電路。近年來，MCU、DSP、PIC和JTAG等器件技術(shù)的完善，在一定程度上取代了組合邏輯電路（完成同一邏輯功能，采用MCU更為簡潔，用軟件方法即可完成——用程序行來代替了大片的硬件數(shù)字信號處理電路）。