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Digitale - Integrati three-state
Integrati three-state

In elettronica digitale, un circuito logico si dice three state (o anche tri-state o 3-state) quando la sua uscita può trovarsi in un terzo stato detto di alta impedenza (spesso indicato con il simbolo Z), oltre ai due normali livelli logici L e H.

Quando si trova in uno stato di alta impedenza, l'uscita si comporta come se fosse elettricamente disconessa dal resto del circuito. In altre parole sull'uscita non è presente un valore di tensione preciso, ma la tensione dipende dal circuito al quale l'uscita stessa è collegata.

Integrati con uscita 3-state sono disponibili per tutte le principali famiglie logiche.

Buffer three-state

Il componente più semplice con uscita 3-state è il buffer three-state. Il simbolo elettrico e la tabella di verità sono i seguenti:

C A U
L X Z
H L L
H H H

Si noti la presenza di un ingresso aggiuntivo di controllo C. Quando C=H (componente abilitato), l'uscita U è semplicemente uguale all'ingresso A. Quando invece C=L (componente disabilitato), l'uscita si porta in uno stato ad alta impedenza (indicato con la lettera Z).

Lo stato Z non corrisponde a un livello logico, ma significa che l'uscita si comporta come se fosse scollegata elettricamente dal componente. La seguente figura mostra quello che succede quando il componente viene disabilitato e l'uscita si porta in uno stato di alta impedenza:

Usando buffer 3-state si può costruire un semplice mux a due vie nel seguente modo:

Si noti che le uscite di 1 e di 2 sono collegate insieme. Normalmente questo collegamento non sarebbe possibile poiché creerebbe un potenziale conflitto fra i livelli logici presenti in uscita dalle due porte.

In questo caso tuttavia tutto funziona correttamente. Infatti S agisce come un ingresso di selezione. Se S = H viene abilitato 1 e U = A. Se invece S = L viene abilitato 2 e U = B. Quando uno dei due buffer 3-state è disabilitato, esso si comporta come se fosse scollegato dall'uscita e dunque cede il controllo dell'uscita all'altro buffer. Il lettore può confrontare questa architettura circuitale con quella a porte logiche dello stesso mux e constatarne la maggiore semplicità realizzativa.

I buffer three-state esistono anche a più bit (es. 8, 16, 32 bit): in pratica si tratta di gruppi di buffer con un ingresso di abilitazione comune. La figura seguente mostra un buffer a 4 bit col relativo simbolo:

 

NOT three-state

Molto simile al buffer 3-state è il NOT 3-state:

La tabella di verità del componente è questa:

C A U
L X Z
H L H
H H L

Quando C=H, il componente si comporta come una normale porta NOT, invertendo il valore logico in ingresso. Quando C=L invece il componente viene disabilitato e l'uscita si porta nello stato di alta impedenza (indicato dal simbolo Z in tabella).

 

Altri integrati three-state

Molti sono gli integrati three-state sia nella famiglia TTL che in quella CMOS. A titolo di esempio la tabella seguente riporta alcuni dei molti integrati 3-state disponibili nella famiglia TTL:

Sigla Descrizione
74125 quad bus buffer with three-state outputs, negative enable
74126 quad bus buffer with three-state outputs, positive enable
74134 12-input NAND gate with three-state output
74173 quad d flip-flop with three-state outputs
74189 64-bit (16x4) ram with inverting three-state outputs
74200 256-bit ram with three-state outputs
74230 octal buffer/driver with three-state outputs
74244 octal buffer with noninverted three-state outputs
74257 quad 2-line to 1-line data selector/multiplexer with noninverted three-state outputs
74285 1024-bit (256x4) programmable read-only memory with three-state outputs
74295 4-bit bidirectional register with three-state outputs
74323 8-bit bidirectional universal shift/storage register with three-state outputs
74353 dual 4-line to 1-line data selectors/multiplexers with inverting three-state outputs
74363 octal 3-state D-latches
74365 hex buffer with noninverted three-state outputs
74366 hex buffer with Inverted three-state outputs
74395 4-bit universal shift register with three-state outputs
74461 8-bit presettable binary counter with three-state outputs
74465 octal buffer with three-state outputs
74498 8-bit bidirectional shift register with parallel inputs and three-state outputs
74537 BCD to decimal decoder with three-state outputs
74561 4-bit binary counter with three-state outputs
74848 8 to 3-line priority encoder with three-state outputs

 

 

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