今回は、「3-state(3ステート)とHi-Z」についての説明です。
１．初めに
3-stateやHi-Zという用語を見かけたことはありますか？
IC類のデータシートを眺めているとしれっと出てくることがある用語で、特にピン配とその機能を確認している時にHi-Zを見かけることは多いです。
ただ、肝心の説明が一緒に載ってなかったり、載っていても小さい字で枠外にこっそり書いてあったりと、結構わかりづらいことになっていることが多いです。
今回は、そんな3-stateとHi-Zという用語の解説をしていきます。
２．3-state(3ステート)とHi-Zとは何なのか？
3-state(3ステート)とは、3つの状態[state]を持つことを指しています。
突然ですが、通常のバッファの機能って知っていますか？
バッファとは増幅器のことなので、入ってきた微小な入力信号を増幅する用途で使用されます。
その為、入力信号と出力信号とで、Highレベル/Lowレベルの関係は変化しません。
なので、通常のバッファはHighとLowの2-state出力になっています。
言うなれば、2-stateバッファなのです。
ただ、バッファは種類によってはHigh・Lowの他に「Hi-Z」という出力状態を持つものもあります。
この場合、High・Low・Hi-Zの3つの状態を持つことになりますよね？
そんな時に部品名が3-stateバッファやスリーステート・バッファと書かれていたりするわけです。
Hi-Zという状態は、ハイインピーダンスを指しています。
Hi-Zという表記を初めて見かけると困惑するのですが、インピーダンスの量記号はZなので、一度意味を知ってしまえば忘れることは無さそうなのがまだ良心的ですね。
出力端子のインピーダンスが高くなるとどうなるのかと言うと、出力がオープン・開放された状態になります。
要するに、出力端子が切り離されたような状態になるんです。
バッファは1パッケージに複数個含まれていたりする種類も存在するので、そんな時に使用しないバッファは常にHi-Zになるようにしておくといった使い方が可能です。
使用しないピンを放っておくとノイズの発生源になったりますからね。
3-stateバッファの場合、信号入力端子・信号出力端子・電源端子の他に制御入力端子が追加されます。
この制御入力端子をHighにしておくと、入力信号に関わらず出力がHi-Zで固定になります。
制御入力端子はイネーブルを意味するENやゲートを意味するGなどと表記されていることがあります。
なんとも統一性が無いので、名称からではなく機能を見て制御入力端子かどうかを判断しましょう。
ちなみに、トライステートとも呼ばれますが、その場合はNational Semiconductor社によって商標登録されているTri-Stateと名称が被るのでややこしくなります。
３．まとめ
3-state(3ステート)とは、3つの状態[state]を持つことを指しています。
3-stateバッファを例にすると、出力がHigh・Low・Hi-Zの3パターンになる製品を指しています。
Hi-Zという状態は、ハイインピーダンスを指しています。
以上、「3-state(3ステート)とHi-Z」についての説明でした。
