什么是三態(tài)門(mén)?

三態(tài)門(mén)，是指邏輯門(mén)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(mén)電路 高阻態(tài)相當(dāng)于隔斷狀態(tài)。 三態(tài)門(mén)都有一個(gè)EN控制使能端，來(lái)控制門(mén)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(mén),總線,......).   
舉例來(lái)說(shuō)：  
內(nèi)存里面的一個(gè)存儲(chǔ)單元，讀寫(xiě)控制線處于低電位時(shí)，存儲(chǔ)單元被打開(kāi)，可以向里面寫(xiě)入；當(dāng)處于高電位時(shí)，可以讀出，但是不讀不寫(xiě)，就要用高電阻態(tài)，既不是＋5v，也不是0v  
計(jì)算機(jī)里面用 1和0表示是，非兩種邏輯，但是，有時(shí)候，這是不夠的，  
比如說(shuō)，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(gè)極端的中間，就用那個(gè)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(shí)引腳對(duì)地電阻無(wú)窮,此時(shí)讀引腳電平時(shí)可以讀到真實(shí)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(shí)讀入外部電平用.

1. 三態(tài)門(mén)的特點(diǎn)

三態(tài)輸出門(mén)又稱三態(tài)電路。它與一般門(mén)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(gè)狀態(tài)，即高阻態(tài)，亦稱禁止態(tài)，但并不是3個(gè)邏輯值電路。

2. 三態(tài)邏輯與非門(mén)

三態(tài)邏輯與非門(mén)如圖Z1123所示。這個(gè)電路實(shí)際上是由兩個(gè)與非門(mén)加上一個(gè)二極管D2組成。虛線右半部分是一個(gè)帶有源泄放電路的與非門(mén)，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(gè)非門(mén)，它的輸入端C稱為控制端，或稱許可輸入端、使能端。

當(dāng)C端接低電平時(shí)，T4輸出一個(gè)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(hào)傳送到輸出端， 使uo或?yàn)楦唠娖剑驗(yàn)榈碗娖健?br>
當(dāng)C端接高電平時(shí)，T4輸出低電平給T5，使 T6、T7、T10 截止。另一方面，通過(guò)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(jìn)去，電路處于高阻狀態(tài)。

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

三態(tài)與非門(mén)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(hào)，如圖Z1125所示，這種方式在計(jì)算機(jī)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(mén)能正常工作，一個(gè)必要條件是，任何時(shí)間里最多只有一個(gè)門(mén)處于工作狀態(tài)，否則就有可能發(fā)生幾個(gè)門(mén)同時(shí)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(mén)電路（TS（Three-state output Gate）門(mén)）

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

所謂三態(tài)是指輸出端而言。普通的TTL與非門(mén)其輸出極的兩個(gè)晶體管T₄、T₅始終保持一個(gè)導(dǎo)通，另一個(gè)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(mén)除了上述兩種狀態(tài)外，又出現(xiàn)了T₄、T₅同時(shí)截止的第三種狀態(tài)。因?yàn)榫w管截止時(shí)c、e之間是無(wú)窮大阻抗，輸出端Y對(duì)地、對(duì)電源（v_cc）阻抗無(wú)窮大。因此這第三種狀態(tài)也稱高阻狀態(tài)。

現(xiàn)對(duì)三種狀態(tài)進(jìn)行分析：

控制信號(hào)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(duì)與非門(mén)另兩個(gè)A、B輸入端無(wú)影響，為正常的與非門(mén)電路。

當(dāng)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?fàn)顟B(tài)（因?yàn)槠潢?yáng)極電壓v_c2＝1.0V，小于陰極C點(diǎn)電位v_IH=3.4V），在電路中不起作用。

若A、B中有一個(gè)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(dāng)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(mén)邏輯功能。

三態(tài)門(mén)邏輯符號(hào)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(mén)電路符號(hào)：

與門(mén)                         與非門(mén)                     非門(mén)（反相器）

或門(mén)                 或非門(mén)                      與或非門(mén) 

Y=                              

OC與非門(mén)                                     三態(tài)與非門(mén)                    

（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(mén)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(gè)控制變量能否取000，001，010，100四種組合？

例題2：試畫(huà)出Y₁、Y₂ 、Y₃ 、Y₄的波形。A、B的波形如下圖所示：

請(qǐng)讀者自行畫(huà)出Y₃ 、Y₄的波形。要求在半分鐘（30秒鐘）內(nèi)完成。

三態(tài)門(mén)電路