Три состояния выхода на три аналоговых уровня?

Существует ли схема, которая может преобразовать выход из трех состояний (низкий, высокий Z, высокий) в три уровня напряжения?

В идеале схема будет использовать только пассивы и диоды.

Будет ли работать простой делитель напряжения на контакте?

             Vdd
              |
              R
              |
tri-state-----+-------out
              |
              R
              |
             Vss

Да, вы можете подключить делитель напряжения к выходному контакту, скажем, с помощью равных резисторов. Это даст вам половину напряжения питания, когда выход HIGH-Z, и нормальное HIGH и LOW, когда выход находится в этих состояниях. Два резистора, диоды не нужны.

Простой потенциальный делитель будет работать, и обычно используется для этого.

Уровни Vhigh, Vlow, Vdd / 2 для 1,0, Z соответственно.

Помните, что переход от 0/1 к Z будет относительно медленным, потому что он не активен (только постоянная времени RC); или, другими словами, состояние Z имеет низкую пропускную способность (5k$\Omega$ сопротивление источника).

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Я использую то же устройство в лаборатории цифровой электроники, чтобы продемонстрировать моим студентам идею вывода трех состояний (однонаправленного буфера 74LS244). Чтобы непосредственно визуализировать состояние выхода, мы подключаем два светодиода последовательно к каждому резистору. Таким образом, когда выход выключен (HI), оба светодиода горят. При низком или высоком выходном напряжении один из них шунтируется внутренним транзистором и гасит. Также подключаем светодиодную сеть (два светодиода - красный и зеленый параллельно) между выходами микросхемы и делителя напряжения. Также мы заменяем делитель напряжения потенциометром и перемещаем его ползунок; в состоянии HI это производит напряжение, изменяющееся между рельсами.

Вы можете заменить делитель напряжения на резистор, подключенный между выходом и некоторым напряжением между рельсами (обычно 1 / 2Vcc). В лаборатории мы подключаем его к выходу генератора импульсов (когда выход находится в состоянии HI, мы видим пульс; в противном случае мы видим высокое или низкое напряжение в зависимости от входного сигнала).

Возможно иметь низкий / плавающий / высокий выход любые три напряжения между рельсами, используя схему с четырьмя резисторами, показанную ниже (обратите внимание, что потребуется только один из резисторов R4; который будет зависеть от требуемого выходного напряжения, когда выход плавающая). Схема ниже будет выдавать 1/2/3 вольт, когда выходной сигнал низкий / плавающий / высокий.

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Предполагая, что VS представляет собой высокое напряжение питания / выхода, а требуемое верхнее / среднее / нижнее напряжения равны VT, VM и VB соответственно, присвойте значения R1 и R2 так, чтобы R1 / R2 = VB / (VS-VT) [в этом Например, 10 кОм / 20 кОм = 1 В / (5 В-3 В)]. Резисторы могут быть увеличены и уменьшены вместе как удобно. Затем назначьте R3 таким образом, чтобы VB / R1 + VB / R3 = (VS-VB) / R2 [в этом примере 1V / 10K + 1V / 10K = (5V-1V) / 20K.] Это приведет к тому, что на выходе получится правильные напряжения для «высокого» и «низкого» случаев, но не обязательно для «плавающего» случая.

Если «плавающее» напряжение слишком низкое, добавьте R4a, чтобы поднять его; если он слишком высокий, добавьте R4b, чтобы понизить его. В этом примере необходимо поднять напряжение. Когда выход имеет правильное напряжение, 0,2 мА будет протекать через R1, а 0,15 мА - через R2. Это означает, что 0,05 мА должно протекать через последовательную цепочку R4a + R3, которая имеет 3 вольта, поэтому общее сопротивление этой струны должно быть 60 кОм; Таким образом, R4a должен быть 50K.