晶體振蕩器的三態(tài)功能及控制邏輯

選購(gòu)石英晶體振蕩器（XO）時(shí)，有些規(guī)格書(shū)（datasheet）標(biāo)有三態(tài)（tri-state）控制功能，有些則沒(méi)有該功能。那么，三態(tài)控制究竟是什么神秘武器？

什么是三態(tài)？

我們知道，大多數(shù)數(shù)字系統(tǒng)使用“0”、“1”表示兩個(gè)級(jí)別的狀態(tài)，但是一些特殊應(yīng)用還需要第三狀態(tài)——高阻抗“Hi-Z”。這里，前兩態(tài)與一般邏輯電路相似，“第三態(tài)”表示系統(tǒng)處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，這時(shí)的輸入、輸出相互隔斷，輸出端處于懸空（相當(dāng)于開(kāi)路），沒(méi)有任何邏輯控制功能，輸出端電位取決于所連接的外部電路。

三態(tài)電路都有一個(gè)使能端“EN控制”，用來(lái)控制三態(tài)門(mén)的通斷，可以很方便地將輸出端連接到總線。如果多個(gè)設(shè)備端口要掛在一個(gè)總線上，必須通過(guò)三態(tài)緩沖器。因?yàn)橐粋€(gè)總線上同時(shí)只能有一個(gè)端口作為輸出，這時(shí)其他端口必須處于“高阻態(tài)”，同時(shí)還可以輸入這個(gè)輸出端口的數(shù)據(jù)。通過(guò)總線控制管理，系統(tǒng)訪問(wèn)到哪個(gè)端口，那個(gè)端口的三態(tài)緩沖器才可以轉(zhuǎn)入輸出狀態(tài)。

“高阻態(tài)”的意義在于電路雖然并沒(méi)有斷開(kāi)，實(shí)際上卻起到了斷開(kāi)的效果。這在自動(dòng)測(cè)試、總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用中較為常見(jiàn)。

三態(tài)控制

在具有三態(tài)功能的振蕩器中，石英振蕩器（XO）的輸出可由三態(tài)控制引腳（tri-state pin）控制?？刂七壿嬋缦拢?br /> - 邏輯高：輸出支持
- 邏輯低：輸出禁用

也就是說(shuō)，當(dāng)三態(tài)腳是低電平時(shí)，輸出將呈現(xiàn)高阻態(tài)，信號(hào)輸出被禁止；當(dāng)三態(tài)腳是高電平時(shí)，才會(huì)有頻率信號(hào)和波形輸出。大多數(shù)TTL、HCMOS或HCMOS石英晶體振蕩器都提供有三態(tài)輸出，或三態(tài)啟用/禁用功能。

三態(tài)功能允許輸出引腳呈現(xiàn)高阻態(tài)，這相當(dāng)于把振蕩器的輸出從電路中去掉了。當(dāng)三態(tài)禁用輸出時(shí)，盡管OSC振蕩器可以保持打開(kāi)或關(guān)閉，輸出信號(hào)都在三態(tài)端口被禁用。

當(dāng)輸出被三態(tài)口禁用時(shí)，如果振蕩電路關(guān)閉，此時(shí)三態(tài)功能的優(yōu)勢(shì)在于待機(jī)電流較低，缺點(diǎn)是需要更長(zhǎng)的啟動(dòng)時(shí)間(基本模式 >0.2ms，第3個(gè)泛音模式 >2ms) 。

另一種情況是，輸出被禁用時(shí)振蕩電路依然開(kāi)啟，此時(shí)三態(tài)功能的優(yōu)勢(shì)在于啟動(dòng)時(shí)間較短( <0.1ms)，缺點(diǎn)是待機(jī)電流較大。

應(yīng)用中，如果我們不需要三態(tài)功能，可將三態(tài)引腳連接到Vcc引腳，或讓其保持懸空狀態(tài)。如果三態(tài)引腳懸空，還可以通過(guò)內(nèi)部的一個(gè)上拉電阻來(lái)啟用輸出功能。

在BOM配單時(shí)，建議優(yōu)先考慮具有“三態(tài)（tri-state）”功能的晶振，因?yàn)橛行┚д裉峁┝苏袷庪娐贰伴_(kāi)/關(guān)”選項(xiàng)，有的還在三態(tài)模式下關(guān)閉了內(nèi)部振蕩電路，這就需要進(jìn)一步查閱規(guī)格書(shū)（datasheet）。

審核編輯：湯梓紅