選購石英晶體振蕩器（XO）時，有些規格書（datasheet）標有三態（tri-state）控制功能，有些則沒有該功能。那么，三態控制究竟是什么神秘武器？

圖1. 具有三態功能的石英晶體振蕩器

什么是三態？

我們知道，大多數數字系統使用“0”、“1”表示兩個級別的狀態，但是一些特殊應用還需要第三狀態——高阻抗“Hi-Z”。這里，前兩態與一般邏輯電路相似，“第三態”表示系統處于高阻抗狀態，這時的輸入、輸出相互隔斷，輸出端處于懸空（相當于開路），沒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。

三態電路都有一個使能端“EN控制”，用來控制三態門的通斷，可以很方便地將輸出端連接到總線。如果多個設備端口要掛在一個總線上，必須通過三態緩沖器。因為一個總線上同時只能有一個端口作為輸出，這時其他端口必須處于“高阻態”，同時還可以輸入這個輸出端口的數據。通過總線控制管理，系統訪問到哪個端口，那個端口的三態緩沖器才可以轉入輸出狀態。

“高阻態”的意義在于電路雖然并沒有斷開，實際上卻起到了斷開的效果。這在自動測試、總線數據傳輸等應用中較為常見。

三態控制

在具有三態功能的振蕩器中，石英振蕩器（XO）的輸出可由三態控制引腳（tri-state pin）控制。控制邏輯如下：
- 邏輯高：輸出支持
- 邏輯低：輸出禁用

圖2. 三態模式下關閉振蕩器電路

也就是說，當三態腳是低電平時，輸出將呈現高阻態，信號輸出被禁止；當三態腳是高電平時，才會有頻率信號和波形輸出。大多數TTL、HCMOS或HCMOS石英晶體振蕩器都提供有三態輸出，或三態啟用/禁用功能。

三態功能允許輸出引腳呈現高阻態，這相當于把振蕩器的輸出從電路中去掉了。當三態禁用輸出時，盡管OSC振蕩器可以保持打開或關閉，輸出信號都在三態端口被禁用。

當輸出被三態口禁用時，如果振蕩電路關閉，此時三態功能的優勢在于待機電流較低，缺點是需要更長的啟動時間(基本模式 >0.2ms，第3個泛音模式 >2ms) 。

圖3. 三態模式下振蕩器電路依然開啟

另一種情況是，輸出被禁用時振蕩電路依然開啟，此時三態功能的優勢在于啟動時間較短( <0.1ms)，缺點是待機電流較大。

圖4. 不同振蕩器工作模式的待機電流比較

應用中，如果我們不需要三態功能，可將三態引腳連接到Vcc引腳，或讓其保持懸空狀態。如果三態引腳懸空，還可以通過內部的一個上拉電阻來啟用輸出功能。

圖5. 三態功能的禁用

在BOM配單時，建議優先考慮具有“三態（tri-state）”功能的晶振，因為有些晶振提供了振蕩電路“開/關”選項，有的還在三態模式下關閉了內部振蕩電路，這就需要進一步查閱規格書（datasheet）。

審核編輯：湯梓紅