Tri-State-Ausgang auf drei analoge Pegel?

Gibt es eine Schaltung, die einen Drei-Zustands-Ausgang (niedrig, hoch-Z, hoch) in drei Spannungspegel umwandeln kann?

Idealerweise verwendet die Schaltung nur Passive und Dioden.

Würde ein einfacher Spannungsteiler über dem Pin die Arbeit erledigen?

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

Ja, Sie können einen Spannungsteiler beispielsweise mit gleichen Widerständen an den Ausgangspin anschließen. Das gibt Ihnen die Hälfte der Versorgungsspannung, wenn der Ausgang HIGH-Z ist, und die normale HIGH und LOW, wenn sich der Ausgang in diesen Zuständen befindet. Zwei Widerstände, keine Dioden erforderlich.

Ein einfacher potentieller Teiler funktioniert und wird üblicherweise dafür verwendet.

Vhigh-, Vlow-, Vdd / 2-Pegel für 1,0 bzw. Z.

$\Omega$

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Ich verwende die gleiche Anordnung im Labor für digitale Elektronik, um meinen Schülern die Idee des Drei-Zustands-Ausgangs (des unidirektionalen Puffers 74LS244) zu demonstrieren. Um den Ausgangszustand direkt zu visualisieren, verbinden wir zwei LEDs in Reihe mit jedem Widerstand. Wenn also der Ausgang AUS (HI) ist, leuchten beide LEDs. Bei niedriger oder hoher Ausgangsspannung wird einer von ihnen vom internen Transistor überbrückt und erlischt. Wir verbinden auch ein LED-Netzwerk (zwei LEDs - rot und grün, parallel) zwischen den Ausgängen des Chips und dem Spannungsteiler. Außerdem ersetzen wir den Spannungsteiler durch ein Potentiometer und bewegen seinen Schieberegler. im HI-Zustand erzeugt es eine Spannung, die zwischen den Schienen variiert.

Sie können den Spannungsteiler durch einen Widerstand ersetzen, der zwischen dem Ausgang und einer Spannung zwischen den Schienen angeschlossen ist (normalerweise 1 / 2Vcc). Im Labor verbinden wir es mit dem Ausgang eines Impulsgenerators (wenn sich der Ausgang im HI-Zustand befindet, sehen wir den Impuls; andernfalls sehen wir je nach Eingangssignal eine hohe oder niedrige Spannung).

Mit der unten gezeigten Schaltung mit vier Widerständen können drei Spannungen zwischen den Schienen einen niedrigen / Float / High-Ausgang haben (beachten Sie, dass nur einer der R4-Widerstände benötigt wird; dieser hängt von der gewünschten Ausgangsspannung ab, wenn der Ausgang ist schwimmend). Die folgende Schaltung gibt 1/2/3 Volt aus, wenn der Ausgang niedrig / float / hoch ist.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Unter der Annahme, dass VS die Versorgungs- / Ausgangshochspannung ist und die gewünschten oberen / mittleren / unteren Spannungen VT, VM bzw. VB sind, weisen Sie R1 und R2 Werte zu, so dass R1 / R2 = VB / (VS-VT) [in diesem Beispiel: 10k / 20k = 1V / (5V-3V)]. Widerstände können nach Bedarf zusammen vergrößert und verkleinert werden. Als nächstes weisen Sie R3 so zu, dass VB / R1 + VB / R3 = (VS-VB) / R2 [in diesem Beispiel 1V / 10K + 1V / 10K = (5V-1V) / 20K] Richtige Spannungen für 'hohe' und 'niedrige' Fälle, aber nicht unbedingt für den 'Float'-Fall.

Wenn die 'Float'-Spannungen zu niedrig sind, fügen Sie R4a hinzu, um sie zu erhöhen. Wenn es zu hoch ist, fügen Sie R4b hinzu, um es zu senken. In diesem Beispiel muss die Spannung erhöht werden. Wenn der Ausgang die richtige Spannung hat, fließen 0,2 mA durch R1 und 0,15 mA durch R2. Das bedeutet, dass 0,05 mA durch die Reihenkette von R4a + R3 fließen müssen, die 3 Volt über sich hat, sodass der Gesamtwiderstand dieser Kette 60 K betragen muss; R4a muss also 50K sein.