بافر منطقی سه حالته

بافر منطقی سه حالته:
همانند بافرهای دیجیتال استاندارد که در بالا توضیح داده شد، نوع دیگری از بافرهای منطقی وجود دارند که می توان در صورت لزوم خروجی آن ها را به صورت الکترونیکی از خروجی مداری قطع کرد. این نوع بافرهای دیجیتال با عنوان بافرهای سه حالته (Tri-state Buffer) شناخته می شوند.

بافر منطقی سه حالته را می توان به عنوان یک کلید کنترل خروجی در نظر گرفت که خروجی های آن می توانند به صورت الکترونیکی و با استفاده از یک سیگنال ورودی کنترلی خارجی (سیگنال Enable) خاموش و یا روشن شوند.

این سیگنال کنترلی می تواند دارای دو منطق صفر و یا یک باشد. اما به دلایلی که در زیر به بیان آن می پردازیم، یک بافر سه حالته را تشکیل می دهد.

در این بافر منطقی، در یک حالت به خروجی اجازه داده می شود که در مد نرمال عمل کند و خروجی مدنظر را تولید کند، اما در حالت دیگر خروجی به صورت کامل قطع می شود.

بنابراین یک بافر دیجیتالی دارای دو ورودی است، یک ورودی برای داده ها و ورودی دیگر متعلق به سیگنال کنترلی یا Enable. معادل کلیدی یک بافر سه حالته در شکل زیر نشان داده شده است.

زمانی که بافر منطقی در حالت سوم قرار داشته باشد، منجر به قطع شدن خروجی و ایجاد شرایط مدار باز شدن خروجی می شود. در این شرایط خروجی نه حالت HIGH دارد و نه LOW، بلکه امپدانس بسیار بالایی دارد که اصطلاحا به آن High-Z یا Hi-Z می گویند.

بنابراین این ادوات دارای دو حالت ورودی منطقی صفر و یک هستند، اما می توانند سه حالت متفاوت خروجی را ایجاد کنند: صفر منطقی، یک منطقی، و High-Z. به همین دلیل به این ادوات بافر سه حالته گفته می شود.

به این نکته توجه کنید که حالت سوم برابر با منطق صفر یا یک نیست، بلکه یک حالت با امپدانس بسیار بالا است که در آن خروجی بافر از بقیه مدار به صورت الکتریکی قطع می شود. در نتیجه هیچ جریانی از منبع تغذیه کشیده نمی شود.

چهار نوع کلی بافر منطقی سه حالته وجود دارد. یک نوع از این بافرهای سه حالته، بافرهای Active-HIGH هستند که در آن ها سیگنال خروجی توسط یک سیگنال کنترلی Active-HIGH فعال یا غیرفعال می شود و یک خروجی معکوس شده یا غیر معکوس شده تولید می شود.

نوع دیگر این بافرها، بافرهای Active-LOW هستند که در آن ها خروجی توسط یک سیگنال Active-LOW کنترل می شود و یک خروجی معکوس شده و یا غیر معکوس شده را تولید می کند. نماد مداری بافر سه حالته غیر معکوس کننده Active-HIGH مانند شکل زیر است.

جدول درستی بافر سه حالته غیر معکوس کننده Active-HIGH نیز در زیر نشان داده شده است.

خروجی یک بافر سه حالته معکوس کننده Active-HIGH مانند 74LS240، زمانی فعال می شود که یک پالس کنترلی سطح یک منطقی به پایه Enable آن اعمال شود. در این حالت داده ها از ورودی به خروجی منتقل می شوند، اما معکوس شده و یک خروجی مکمل ورودی تولید می کنند.

زمانی که سیگنال کنترلی Enable در حالت low یا سطح صفر منطقی قرار داشته باشد، خروجی بافر غیرفعال می شود و در شرایط Hi-Z قرار می گیرد. نماد مداری بافر منطقی سه حالته معکوس کننده Active-HIGH به صورت زیر است.

جدول درستی بافر سه حالته معکوس کننده Active-HIGH در زیر آورده شده است.

یک بافر سه حالته Active-Low عملکردی برعکس گیت های بالا دارد. این بافر زمانی فعال می شود که یک سیگنال با سطح صفر منطقی به پایه Enable آن اعمال شود.

داده ها از ورودی بافر به خروجی آن منتقل می شوند. اما اگر سطح منطقی سیگنال کنترلی سطح یک باشد، آن گاه خروجی بافر غیرفعال می شود و شرایط امپدانس بالا Hi-Z در خروجی ظاهر می شود. نماد مداری بافر سه حالته Active-Low به صورت زیر است.

جدول درستی این گیت در زیر آورده شده است.

در یک بافر سه حالته معکوس کننده Active-Low، خروجی زمانی فعال یا غیرفعال می شود که یک سیگنال سطح صفر منطقی به پایه کنترلی اعمال شود. زمانی که بافر با اعمال یک سیگنال سطح صفر فعال شود، خروجی آن، مکمل ورودی اعمالی به بافر می شود.

زمانی که پالس کنترلی اعمالی به بافر در سطح منطقی یک باشد، خروجی بافر غیرفعال می شود و به حالت امپدانس بالا می رود. نماد مداری بافر سه حالته معکوس کننده Active-Low به صورت زیر است.

جدول درستی این نوع بافر در زیر آورده شده است.