Логічні елементи з трьома станами виходу

В ЕОМ та інших сучасних цифрових пристроях, для спрощення побудови, виходи декількох МС приєднуються до однієї спільної шини. Але з будови базового ТТЛ елемента ми побачимо, що виходи двох елементів з’єднувати між собою ні в якому разі не можна. Для розв'язання цього протиріччя кожний з елементів, що приєднаний до спільної шини, повинен мати внутрішній "рубильник", який би відключав вихід схеми від зовнішніх контактів МС. "Відключений" стан виходу (два перших це “лог.0” та “лог.1”) називається високоімпедансний або Z - стан. Для переводу виходу елемента в Z - стан існує спеціальний вхід “ ” (Enable output). Активним рівним для цього входу є “лог.0”, а при “лог.1” на вході “ ” вихід МС перейде в Z - стан. Останнє є законом, і пов’язано з тим, що неприєднання входу ТТЛ еквівалентне подачі “лог.1”. Якщо зробити навпаки, то при аварійному обриві входу “ ” вихід перейде в активний стан і вийде з ладу сам та виведе з ладу інший елемент, який в цей час “нормально” з’єднаний з шиною.

На УГЗ МС, що забезпечують Z - стан в основному або правому полях вказують . Проаналізувавши стандартну схему базового елемента ТТЛ, ми приходимо до висновку: для того щоб відключити вихід, нам потрібно обидва транзистори вихідного каскаду VT3 та VT4 перевести в режим відсічки. Для цього потенціал бази VT3 потрібно зменшити до нуля.

Розглянемо схему елемента "2ТА-НІ" з трьома станами виходу та його УГЗ:

Основа схеми - логічний елемент виконаний за розглянутою в §4.2 стандартною схемою базового елемента (транзистори VT1...VT4). Ця схема доповнена логічним елементом виконаним за спрощеною схемою (транзистори VT5, VT6), розглянутою в §4.1. Колектор VT6 приєднано до колектора VT2 - фазоінвертора основної схеми.

Доки на вході буде присутня напруга “лог.1” транзистор VT6 буде знаходитись в стані насичення. При цьому колектор VT2 буде як би з'єднаний з GND, тому VT3 та VT4 одночасно будуть знаходитись в стані відсічки і вихід елемента буде як би “висіти в повітрі”. Подача на вхід напруги “лог.0”, або точніше з'єднання цього входу з шиною GND переведе транзистор VT6 в режим відсічки і основна схема зможе нормально функціонувати.

Шинні формувачі

Виходи більшості серійних МС ТТЛ та частини МС ТТЛШ не переводяться в Z- стан. Приєднати такі виходи до спільної шини можна тільки через спеціальні МС – шинні формувачі (ШФ), що мають Z- стан. Наприклад, МС К155ЛП8 – чотириканальний ШФ з буферними виходами без інверсії.

Двонаправлені шинні формувачі (дншф)

Забезпечують можливість двонаправленого обміну сигналами між двома шинами А та В.

Розглянемо побудову ДШНФ з ШФ

При S = 1 відбувається передача даних від шини В до шини А, при S = 0 – навпаки.

Тема 4. Схемотехніка базових структур ттл, ттлш та кмон стор. 5