Перейти к содержанию

Третье состояние выхода (Z-состояние)

Выход с третьим состоянием умеет не только выдавать ноль и единицу, но и полностью отключаться от линии. Так к одному проводу подключают несколько выходов, и говорит только один из них.

Обновлено Редакция GAW

У обычного двухтактного выхода два состояния: верхний транзистор открыт — единица, нижний — ноль. Выход с третьим состоянием может закрыть оба транзистора сразу. Тогда он ничего не выдаёт и представляет для линии высокое сопротивление — отсюда названия «высокоимпедансное состояние», Z-состояние, Hi-Z.

Управляет этим отдельный вход разрешения. У 74HC595 это Output Enable с активным низким уровнем: по даташиту onsemi единица на нём переводит выходы QA–QH в высокоимпедансное состояние, а последовательный выход не затрагивает. В отключённом состоянии ток утечки выхода не больше ±0,5 мкА при 25 °C, а ёмкость — до 15 пФ.

Третье состояние нужно, когда несколько выходов подключены к одной линии: шина данных памяти, выходы нескольких регистров на общем проводе. Активным в каждый момент должен быть только один выход, иначе возникает конфликт — выход в единице и выход в нуле замыкают питание через транзисторы. Если все выходы отключены, линия «висит», и её уровень задают подтягивающим резистором.

Другой способ разделить линию — открытый сток: там выход умеет только тянуть к нулю, и конфликт невозможен, но фронт вверх медленнее. Пример микросхемы с третьим состоянием и разбор вывода OE — в карточке 74HC595.

Частые вопросы

Что такое Z-состояние?

Состояние выхода, в котором оба выходных транзистора закрыты: выход не тянет линию ни к питанию, ни к общему проводу и почти не потребляет ток. Напряжение на линии определяет то, что к ней подключено ещё, — другой выход или подтягивающий резистор.

Зачем нужен вывод OE?

Output Enable разрешает выходы. У 74HC595 он активен низким уровнем: в нуле выходы показывают содержимое защёлки, в единице переходят в третье состояние. Так выходы можно временно отключить или, подав на OE ШИМ, регулировать яркость светодиодов.

Что будет, если два выхода одновременно управляют линией?

Если один выдаёт единицу, а другой ноль, между питанием и общим проводом через выходные транзисторы потечёт большой ток — конфликт на шине. TI предупреждает, что ток выходов 74HC595 при этом может превысить допустимый. Поэтому в каждый момент активен только один выход, а остальные находятся в третьем состоянии.

Источники

  1. onsemi. MC74HC595A, MC74HCT595A (MC74HC595A/D, Rev. 27, February 2025) — Output Enable: высокий уровень переводит выходы QA–QH в высокоимпедансное состояние; утечка в Z-состоянии до ±0,5 мкА при 25 °C, ёмкость выхода 15 пФ
  2. Texas Instruments. SN54HC595, SN74HC595 8-Bit Shift Registers With 3-State Output Registers (SCLS041J, revised October 2021) — выходы с третьим состоянием и вход OE; предупреждение о конфликте на шине из-за большого тока выходов

Нашли ошибку?

Смотрите также