数字电子技术

三态门与总线

10 分钟

两个输出接一根线:短路现场

一个门的输出要么使劲拉高、要么使劲拉低。把两个门的输出硬接在一起,一个想输出 1、一个想输出 0,电源和地之间就出现一条低阻通路——大电流、发烫、烧片。可一台计算机里,内存、硬盘、键盘都想跟 CPU 说话,难道每个设备都拉专线?

三态门:多出来的第三种状态

给普通门加一个「使能」开关:使能有效时正常输出 0 或 1;使能无效时输出端像断开的开关,既不高也不低,呈现「高阻态」——相当于这个设备从线上悄悄松手。这就是三态门。所有设备挂到同一组「总线」上,同一时刻只许一个设备使能,其余全部高阻,大家轮流发言,谁也不打架。

总线:计算机里的公共走廊

数据总线、地址总线、控制总线,主板上一排排走线就是这么来的。还有更省线的玩法:I2C 总线只用两根线让几十个芯片通信,靠的是「开漏输出」——芯片只会把线拉低或松手,线上挂一个上拉电阻负责拉回高电平,天然不会打架。

常见误区:高阻态不是输出 0。用电压表去量高阻的引脚,读数会飘忽不定,因为它谁的话也不听。

练一练:三个芯片共用一根数据线,甲在发送时,乙和丙的使能端应该是什么状态?如果乙忘了关,会发生什么?

小纸条

解释三态门的高阻态和普通输出 0 的区别。

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