¿Salida de tres estados a tres niveles analógicos?

¿Existe un circuito que pueda transformar una salida de tres estados (baja, alta Z, alta) en tres niveles de voltaje?

Idealmente, el circuito usará solo pasivos y diodos.

¿Un simple divisor de voltaje a través del pin haría el trabajo?

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

Sí, puede conectar un divisor de voltaje al pin de salida, digamos, usando resistencias iguales. Eso le dará la mitad de la tensión de alimentación cuando la salida es ALTA-Z, y la ALTA y BAJA normal cuando la salida está en esos estados. Dos resistencias, no se necesitan diodos.

Un divisor de potencial simple funcionará, y se usa comúnmente para esto.

Niveles Vhigh, Vlow, Vdd / 2 para 1,0, Z respectivamente.

Recuerde que la transición de 0/1 a Z será relativamente lenta porque no se maneja activamente (solo la constante de tiempo RC); o en otras palabras, el estado Z tiene una capacidad de conducción baja (5k$\Omega$ resistencia de la fuente).

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Utilizo la misma disposición en el laboratorio de electrónica digital para demostrar a mis alumnos la idea de la salida de tres estados (del buffer unidireccional 74LS244). Para visualizar directamente el estado de salida, conectamos dos LED en serie a cada resistencia. Por lo tanto, cuando la salida está apagada (HI), ambos LED se iluminan. A un voltaje de salida bajo o alto, uno de ellos es derivado por el transistor interno y se apaga. También conectamos una red LED (dos LED: rojo y verde, en paralelo) entre las salidas del chip y el divisor de voltaje. Además, reemplazamos el divisor de voltaje por un potenciómetro y movemos su control deslizante; en estado HI, produce un voltaje que varía entre los rieles.

Puede reemplazar el divisor de voltaje por una resistencia conectada entre la salida y algo de voltaje entre los rieles (generalmente, 1 / 2Vcc). En el laboratorio, lo conectamos a la salida de un generador de impulsos (cuando la salida está en estado HI, vemos el pulso; de lo contrario, vemos un voltaje alto o bajo dependiendo de la señal de entrada).

Es posible tener salida baja / flotante / alta cualquiera de los tres voltajes entre los rieles utilizando el circuito de cuatro resistencias que se muestra a continuación (tenga en cuenta que solo se necesitará una de las resistencias R4; cuál dependerá del voltaje de salida deseado cuando la salida sea flotante). El circuito a continuación generará 1/2/3 voltios cuando la salida sea baja / flotante / alta.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Suponiendo que VS es el alto voltaje de suministro / salida, y los voltajes superiores / medios / inferiores deseados son VT, VM y VB respectivamente, asigne valores a R1 y R2 de modo que R1 / R2 = VB / (VS-VT) [en este ejemplo, 10k / 20k = 1V / (5V-3V)]. Las resistencias se pueden aumentar y disminuir juntas según sea conveniente. Luego, asigne R3 de modo que VB / R1 + VB / R3 = (VS-VB) / R2 [en este ejemplo, 1V / 10K + 1V / 10K = (5V-1V) / 20K.] Eso hará que la salida rinda voltajes correctos para casos 'alto' y 'bajo', pero no necesariamente para el caso 'flotante'.

Si los voltajes 'flotantes' son demasiado bajos, agregue R4a para elevarlo; Si es demasiado alto, agregue R4b para bajarlo. En este ejemplo, es necesario elevar el voltaje. Cuando la salida está en el voltaje correcto, 0.2mA fluirá a través de R1 y 0.15mA a través de R2. Eso significa que 0.05mA debe fluir a través de la cadena en serie de R4a + R3 que tiene 3 voltios, por lo que la resistencia total de esa cadena debe ser de 60K; R4a debe ser 50K.