三态门及其在数据总线中的应用

三态门也是计算机中广泛使用的特殊门电路，简称TS门。三态门的输出端有高电平、低电平，以及输出第三种状态——高阻状态（或称禁止状态、开路状态）。

1.电路形式

三态门的电路如图3－10（a）所示，实际上是由一个普通与非门加上一个二极管D构成的。E为控制端或称使能端。

当E＝1时，二极管D截止，TS门与TTL门功能一样，其逻辑表达为：。

当E＝0时，T1处于正向工作状态，促使T2、T5截止，同时，通过二极管D使T3基极电位钳制在1V左右，致使T4也截止。这样T4、T5都截止，输出端呈现高阻状态。其逻辑符号如图3－10（b）所示。

图3－10　TTL三态门的电路及逻辑符号

（a）电路；（b）逻辑符号

案例分析

TS门中控制端E除高电平有效外，还有为低电平有效的，EN处的小圆圈表示此端接低电平（E＝0）时为工作状态，而E＝1时，电路处于高阻（或禁止）状态。如图3－11所示，使能控制端接高低电平对输出的影响。

图3－11　TTL三态门控制端的作用

（a）高电平起作用；（b）低电平起作用(www.xing528.com)

2.应用

三态门主要应用于总线传送，它可进行单向数据传送，也可进行双向数据传送。

1）用三态门构成单向总线

如图3－12所示，用三态门构成单向总线，在任何时刻，n个三态门中仅允许其中一个控制输入端为“0”，而其他门的控制输入端均为“1”，也就是这个输入为“0”的三态门处于工作状态，其他门均处于高阻态，此门相应的数据Di就被反相送上总线传送出去。若某一时刻同时有两个门的控制输入端E端为“0”，也就是两个三态门处于工作态，那么总线传送信息就会出错。

2）用三态门构成双向总线

习题3.1

如图3－13所示，用不同控制输入端的三态门构成的双向数据总线，当控制输入信号E＝1时，G1处于工作态，G2处于禁止态（高阻态），输入数据D1经G1反相输出后送到数据总线上；当E＝0时，G1处于禁止态，G2处于工作，总线上的数据信号D经G2反相输出后送到D2。可见，通过改变控制信号E的状态，可实现分时的数据双向传送。

图3－12　用三态门构成的单向数据总线

图3－13　用三态门构成的双向数据总线