Логические элементы для работы с шиной

Шина представляет ряд проводников на печатной плате (или нескольких плат), число которых соответствует длине передаваемых двоичных слов – байтов. К шине обычно подключается много источников и приемников цифровых сигналов. Поэтому емкость шины большая – десятки сотни пФ. Это приводит к тому, что формирователь при передаче сигнала должен обеспечивать большие токи заряда/разряда емкости шины. Кроме того ИС, обслуживающие шину, должны выполнять системные функции, например, отключать от шины неиспользуемые в данный момент передатчики цифровых слов. Такие ИС с большим выходным током называются буферными ИС. В зависимости от вида выходных каскадов, различают следующие типы ЛЭ:

¾ ЛЭ со стандартным выходом или с ЛЭ с двумя состояниями (обозначается 2С, 2S, или реже ТТЛ, TTL);

¾ ЛЭ с открытым коллектором ОК или стоком ОС;

¾ ЛЭ с тремя состояниями на выходе с возможностью отключения, с высокоимпедансным Z-состоянием.

Стандартный выход 2С имеет всего два состояния: логический нуль и логическую единицу, причем оба этих состояния активны, то есть выходные токи в обоих состояниях ( и ) могут достигать заметных величин. В случае объединения двух или боле выходов 2С возможна конфликтная ситуация, когда один выход стремиться установить сигнал логической единицы, а другой – сигнал логического нуля. Это аварийная ситуация, когда уровень получаемого логического сигнала не определен. Конфликтующие выходы могут даже вывести из строя микросхемы.

Выход с открытым коллектором ОК тоже имеет два возможных состояния, но только одно из них (состояние логического нуля) активно, то есть обеспечивает большой втекающий ток . Второе состояние сводится, по сути, к тому, что выход полностью отключается от шины. Это состояние может использоваться в качестве логической единицы, но для этого между выходом ОК и напряжением питания необходимо подключить нагрузочный резистор R порядка сотен Ом.

Выход с тремя состояниями 3С очень похож на стандартный выход, но к двум состояниям добавляется еще третье – пассивное, на котором выход можно считать отключенным от нагрузки. Это третье состояние называется высокоимпедансным или Z- состоянием.

Ниже описывается схемные решения, позволяющие подключать и отключать источники сигнала к шине.