三态逻辑与非门基本输出状态及其应用电路解析

我们常说三态门，那么三态门到底是什么呢？三态又指的是哪三态呢？别急，接下来我会你具体讲解什么是三态门，以及它的应用电路解析。

什么是三态门?

三态门，是指逻辑门的输出除有高、低电平两种状态外，还有第三种状态——高阻状态的门电路 高阻态相当于隔断状态。 三态门都有一个EN控制使能端，来控制门电路的通断。 可以具备这三种状态的器件就叫做三态（门，总线，。..。..）。

举例来说：

内存里面的一个存储单元，读写控制线处于低电位时，存储单元被打开，可以向里面写入；当处于高电位时，可以读出，但是不读不写，就要用高电阻态，既不是＋5v，也不是0v

计算机里面用 1和0表示是，非两种逻辑，但是，有时候，这是不够的，

比如说，他不够富有 但是他也不一定穷啊，她不漂亮，但也不一定丑啊，

处于这两个极端的中间，就用那个既不是＋ 也不是―的中间态表示， 叫做高阻态。

高电平，低电平可以由内部电路拉高和拉低。而高阻态时引脚对地电阻无穷，此时读引脚电平时可以读到真实的电平值。

高阻态的重要作用就是I/O（输入/输出）口在输入时读入外部电平用.

1. 三态门的特点

三态输出门又称三态电路。它与一般门电路不同，它的输出端除了出现高电平、低电平外，还可以出现第三个状态，即高阻态，亦称禁止态，但并不是3个逻辑值电路。 

2. 三态逻辑与非门

三态逻辑与非门如图Z1123所示。这个电路实际上是由两个与非门加上一个二极管D2组成。虚线右半部分是一个带有源泄放电路的与非门，称为数据传输部分，T5管的uI1、uI2称为数据输入端。而虚线左半部分是状态控制部分，它是个非门，它的输入端C称为控制端，或称许可输入端、使能端。

当C端接低电平时，T4输出一个高电平给T5 ，使虚线右半部分处于工作状态，这样，电路将按与非关系把uI1， uI2接受到的信号传送到输出端， 使uo或为高电平，或为低电平。

当C端接高电平时，T4输出低电平给T5，使 T6、T7、T10 截止。另一方面，通过D2把T8的基极电位钳在1v左右，使T9截止。由于T9、T10均截止，从输出端u0看进去，电路处于高阻状态。

三态逻辑与非门的逻辑符号如图Z1124所示。其中（a）图表示C端为高电平时为工作状态，称为高有效三态与非门。（b）图表示C端为低电平时的工作状态，称为低有效三态与非门。在使用时应注意区分。

三态与非门的最重要的用途就是可向一条导线上轮流传送几组不同的数据和控制信号，如图Z1125所示，这种方式在计算机中被广泛采用。但需要指出，为了保证接在同一条总线上的许多三态门能正常工作，一个必要条件是，任何时间里最多只有一个门处于工作状态，否则就有可能发生几个门同时处于工作状态，而使输出状态不正常的现象。

三态的基本输出端有哪些？

所谓三态是指输出端而言。普通的TTL与非门其输出极的两个晶体管T4、T5始终保持一个导通，另一个截止的推拉状态。T4导通，T5截止，输出高电平Y=1；T4截止，T5导通，输出低电平，Y=0。三态门除了上述两种状态外，又出现了T4、T5同时截止的第三种状态。因为晶体管截止时c、e之间是无穷大阻抗，输出端Y对地、对电源（vcc）阻抗无穷大。因此这第三种状态也称高阻状态。

现对三种状态进行分析：

三态门逻辑符号如下：

常用逻辑门电路符号：

与门                         与非门                     非门（反相器）

或门                 或非门                      与或非门 

OC与非门                                     三态与非门                    

三态门的应用电路解析

图1是三态输出与非门电路的电路结构和逻辑图形符号，与图所示的普通TTL与非门比较，多了一个二极管D1，其中A、B是输入端，EN时控制端，也称使能端。

图1 三态输出与非门电路

控制端EN=1时，D1截止，与P端相连的T1的发射结也截止。三态门相当于一个常用的二输入端与非门，输出Y=，称为正常工作状态。

图2 三态输出与非门的应用

当控制端EN=0时，一方面使D1导通，UC2 = 0.7V，T4、D截止；另一方面使UB1=0.7V， T2、T3也截止。这时从输出端Y看进去，对地和对电源都相当于开路，呈现高阻。所以称这种状态为高阻态。

这种EN=1时为正常工作状态的三态门称为高电平有效的三态门，逻辑图形符号如图1（b）所示。如果将图1（a）中的EN端加上一个非门，则使能端EN=0时为正常工作状态，EN=1时为高阻态，这种三态门称为低电平有效的三态门，逻辑图形符号如图1（c）所示。

三态门的一个重要应用时可以实现用一跟导线轮流传送几个不同的数据或控制信号，如图2所示，这根导线称为母线或总线。只要让各三态门的控制端轮流处于高电平，即任何时间只能有一个三态门处于工作状态，而其余三态门处于高阻状态，这样总线就会轮流接受各三态门的输出。这种用总线来传送数据或者信息的方法，在计算机中被广泛应用。