计算机组成之三态门详解 |
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计算机组成之三态门详解
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一、简介
计算机中的记忆元件由触发器组成，而触发器只有两个状态。即“0”态和“1”态，所以每条信号线上只能传送一个触发器的信息。如果要在一条信号线上连接多个触发器，而每个触发器可以根据需要与信号线连通或断开，当连通时可以传送“0”或“1”,断开时对信号线上的信息不产生影响，就需要一个特殊的电路加以控制，此电路即为三态输出电路（Three state output circuit），又称为三态门。三态电路可提供三种不同的输出值：逻辑“0”，逻辑“1”和高阻态。高阻态主要用来将逻辑门同系统的其他部分加以隔离。例如双向I/O电路和共用总线结构中广泛应用三态特性。高阻态 高阻态这是一个数字电路里常见的术语，指的是电路的一种输出状态，既不是高电平也不是低电平，如果高阻态再输入下一级电路的话，对下级电路无任何影响，和没接一样，如果用万用表测的话有可能是高电平也有可能是低电平，随它后面接的东西定。 （1）高阻态的实质：电路分析时高阻态可做开路理解。你可以把它看作输出（输入）电阻非常大。他的极限可以认为悬空。也就是说理论上高阻态不是悬空，它是对地或对电源电阻极大的状态。而实际应用上与引脚的悬空几乎是一样的。 （2）阻态的意义：当门电路的输出上拉管导通而下拉管截止时,输出为高电平;反之就是低电平;如上拉管和下拉管都截止时,输出端就相当于浮空（没有电流流动）,其电平随外部电平高低而定,即该门电路放弃对输出端电路的控制 。
二、相关符号与电路
表示符号 逻辑结构 逻辑符号 等效电路 或非门 或非门（英语：NOR gate）是数字逻辑电路中的基本元件，实现逻辑或非功能。有多个输入端，1个输出端，多输入或非门可由2输入或非门和反相器构成。只有当两个输入A和B为低电平（逻辑0）时输出为高电平（逻辑1）。也可以理解为任意输入为高电平（逻辑1），输出为低电平（逻辑0）。 或非门有3种逻辑符号，包括：形状特征型符号（ANSI/IEEEStd 91-1984）、IEC矩形国标符号（IEC 60617-12）和DIN符号（DIN 40700），以二输入或门为例，逻辑符号如图所示： 一个三态输出电路一般由一个非门、两个或非门和两个NMOS晶体管组成。NMOS晶体管可视为一个开关，当为其输入高电位时接通，而输入低电位时断开. 2. 电路原理 三态输出电路原理图 电路分析 当E为高电位时，经"非门"后加到两个"或非门"输入端的均为低电位，此时若A为高电位，则G2为低电位，NMOS管T2断开，G2反馈到上一个或非门后，G1为高电位，NMOS管T1导通，即B与+5 V接通，B点为高电位，B=1；若A为低电位，则G2为高电位，G1为低电位，NMOS管T1断开，T2导通，即B与地接通，B点为低电位，B=0。 故此可知，当E=1时：若A=1，则B=1；若A=0，则B=0。 当E为低电位时，经非门后加到两个或非门输入端的均为高电位，终或非门后，G1，G2均为低电位，NMOS管T1与T2均断开，A和B不相通，呈现出高阻状态。 由此可知，此电路有3个状态： a．E=0，A和B不通，呈高阻态。 b．E=1，A=1时，B=1。 c．E=1，A=0时，B=0。三态输出电路逻辑表  常用三态门的图形符号和输出逻辑表达式
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