集成电路的种类与用途

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在电子行业，集成电路的应用非常广泛，每年都有许许多多通用或专用的集成电路被研发与生产出来，本文将对集成电路的知识作一全面的阐述。
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/ h% M9 y9 [: b4 i  M6 [ 集成电路的种类

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集成电路的种类很多，按其功能不同可分为模拟集成电路和数字集成电路两大类。前者用来产生、放大和处理各种模拟电信号；后者则用来产生、放大和处理各种数字电信号。所谓模拟信号，是指幅度随时间连续变化的信号。例如，人对着话筒讲话，话筒输出的音频电信号就是模拟信号，收音机、收录机、音响设备及电视机中接收、放大的音频信号、电视信号，也是模拟信号。所谓数字信号，是指在时间上和幅度上离散取值的信号，例如，电报电码信号，按一下电键，产生一个电信号，而产生的电信号是不连续的。这种不连续的电信号，一般叫做电脉冲或脉冲信号，计算机中运行的信号是脉冲信号，但这些脉冲信号均代表着确切的数字，因而又叫做数字信号。在电子技术中，通常又把模拟信号以外的非连续变化的信号，统称为数字信号。目前，在家电维修中或一般性电子制作中，所遇到的主要是模拟信号；那么，接触最多的将是模拟集成电路。
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( _8 g# C4 w* B5 n" R: N2 P 集成电路按其制作工艺不同，可分为半导体集成电路、膜集成电路和混合集成电路三类。半导体集成电路是采用半导体工艺技术，在硅基片上制作包括电阻、电容、三极管、二极管等元器件并具有某种电路功能的集成电路；膜集成电路是在玻璃或陶瓷片等绝缘物体上，以“膜”的形式制作电阻、电容等无源器件。无源元件的数值范围可以作得很宽，精度可以作得很高。但目前的技术水平尚无法用“膜”的形式制作晶体二极管、三极管等有源器件，因而使膜集成电路的应用范围受到很大的限制。在实际应用中，多半是在无源膜电路上外加半导体集成电路或分立元件的二极管、三极管等有源器件，使之构成一个整体，这便是混合集成电路。根据膜的厚薄不同，膜集成电路又分为厚膜集成电路（膜厚为1μm～10μm）和薄膜集成电路（膜厚为1μm以下）两种。在家电维修和一般性电子制作过程中遇到的主要是半导体集成电路、厚膜电路及少量的混合集成电路。


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按集成度高低不同，可分为小规模、中规模、大规模及超大规模集成电路四类。对模拟集成电路，由于工艺要求较高、电路又较复杂，所以一般认为集成50个以下元器件为小规模集成电路，集成50－100个元器件为中规模集成电路，集成100个以上的元器件为大规模集成电路；对数字集成电路，一般认为集成1～10等效门／片或10～100个元件／片为小规模集成电路，集成10～100个等效门／片或100～1000元件／片为中规模集成电路，集成100～10,000个等效门／片或1000～100,000个元件／片为大规模集成电路，集成10,000以上个等效门／片或100,000以上个元件／片为超大规模集成电路。

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5 @4 Y" n7 [1 K8 C& L3 K7 _  j5 L 按导电类型不同，分为双极型集成电路和单极型集成电路两类。前者频率特性好，但功耗较大，而且制作工艺复杂，绝大多数模拟集成电路以及数字集成电路中的TTL、ECL、HTL、LSTTL、STTL型属于这一类。后者工作速度低，但输人阻抗高、功耗小、制作工艺简单、易于大规模集成，其主要产品为MOS型集成电路。MOS电路又分为NMOS、PMOS、CMOS型。
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NMOS集成电路是在半导体硅片上，以N型沟道MOS器件构成的集成电路；参加导电的是电子。PMOS型是在半导体硅片上，以P型沟道MOS器件构成的集成电路；参加导电的是空穴。CMOS型是由NMOS晶体管和PMOS晶体管互补构成的集成电路称为互补型MOS集成电路，简写成CMOS集成电路。

除上面介绍的各类集成电路之外，现在又有许多专门用途的集成电路，称为专用集成电路。

7 P9 x" S$ {* r: H 下面我们先介绍模拟集成电路中不同功能的电路。

. T5 R$ c6 t4 v; @% x' y& | 1．集成运算放大器


6 L2 A! N: v: P. @ 集成运算放大器是一种高增益的直接耦合放大器，其内部包含数百个晶体管、电阻、电容，但体积只有一个小功率晶体管那么大，功耗也仅有几毫瓦至几百毫瓦，但功能很多。它通常由输人级、中间放大级和输出级三个基本部分构成。运算放大器除具有十、一输人端和输出端外，还有十、一电源供电端、外接补偿电路端、调零端、相位补偿端、公共接地端及其他附加端等。它的放大倍数取决于外接反馈电阻，这给使用带来很大方便。其种类有通用型运算放大器，比如uA709、5G922、FC1、FC31、F005、4E320、8FC2、SG006、BG305等；通用Ⅲ型有F748、F108、XFC81、F008、4E322等；低功耗放大器（UPC253、7XC4、5G26、F3078等）；低噪声运算放大器（如F5037、XFC88）；高速运算放大器（如国产型号有F715、F722、4E321、F318，国外的有uA702）；高压运算放大器（国产的有F1536、BG315、F143）；还有电流型、单电源、跨导型、静电型、程控型运算放大器等。

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集成电路的种类与用途

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$ w; G9 r( Z# l5 j) U, z 2．稳压集成电路

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稳压集成电路又称集成稳压电源，其电路形式大多采用串联稳压方式。集成稳压器与分立元件稳压器相比，体积小，性能高、使

6 R& E  a% t2 d6 q9 j用简便可靠。集成稳压器的种类有，多端可调式、三端可调式、三端固定式及单片开关式集成稳压器。


( o3 m: u; B9 m* w  p6 R1 I/ }4 w# s 多端可调集成稳压器精度高、价格低，但输出功率小，引出端多，给使用带来不方便。


1 B6 E2 m  g' C4 V# V 多端可调式集成稳压器可根据需要加上相应的外接元件，组成限流和功率保护。国内外同类产品基本电路形式有区别，基本原理

相似。国产的有W2系列、WB7系列、WA7系列、BG11等。


' J/ ^) m& ^7 c, w1 D7 J 三端可调式输出集成稳压器精度高，输出电压纹波小，一般输出电压为1.25V～35V或l.25V～35V连续可调。其型号有W117、W138

、LM317、LM138、LMl96等型号。

. X' y" y4 l3 x8 a& m& {* X
, B0 b! h/ m$ V* J9 r# ~+ y 三端固定输出集成稳压器是一种串联调整式稳压器，其电路只有输人、输出和公共3个引出端，使用方便。其型号有W78正电压系
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列、W79负电压系列。

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开关式集成稳压器是新的一种稳压电源，其工作原理不同上述三种类型，它是由直流变交流再变直流的变换器，输出电压可调，
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效率很高。其型号有AN5900、HA17524等型号，广泛用于电视机、电子仪器等设备中。
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& g* r3 [$ m  A+ y0 |$ o9 [ 3、音响集成电路

" F0 b' [' f4 E# ^- T
" a$ i* n" b8 T' m9 b; I  F5 Y: o6 g 单响集成电路随着收音机、收录机、组合音响设备的发展而不断开发。对音响电路要求多功能、大功率和高保真度。比如一块单

  z0 z9 {  y! V0 g& V! n" U6 F片收音机、录音机电路，就必须具有变频、检波。中放、低放、AGC、功放和稳压等电路。音响集成电路工艺技术不断发展，采用数字传输和处
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0 j. o1 L' K, u3 N7 }/ t理，使音响系统的各项电声指标不断提高。比如，脉冲码调制录音机、CD唱机，能使信噪比和立体声分离度切变好，失真度减到最小。

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音响集成电路按本身的电路功能分有，高、中频放大集成电路、功放集成电路、低噪前置放大集成电路、立体声解码集成电路、

  F2 g6 G2 h$ |3 X( a; e单片收音机、收录机集成电路。驱动集成电路及特殊功能集成电路。


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高、中频放大器集成电路体积小而紧凑，自动增益高、控制特性好、失真小，在收音机、收录机中得到广泛应用。其中调幅集成
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% g, S: @) L/ k' ~6 \2 h% D电路的型号有FD304、SL1018、SL1018AM、TB1018等型号。调频集成电路有TA7303、TDA1576、LA1165、LA1210、TDA1062等型号。调幅、调频共
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用集成电路内设AM变频功能、AM检波功能、FM鉴频限幅功能。调频立体声接收机的专门用的立体声解码电路。后期（70年代以后）产品有

LA3350、LA3361、HA11227、AN7140、BA1350、TA7343P等型号。单片集成电路已成为世界流行的一种单片音响集成电路。用单片收音机集成电
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路装配收音机其成本低，调试方便。其中ULN2204型AM收音机集成电路，功能齐全，能在3V～12V电压范围内工作。类似型号有HA12402、TA7613
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; r6 u/ \3 C. r6 _、ULN2204A型等。


特殊功能集成电路有显示驱动电路、电动机稳速电路、自动选曲电路及降噪电路等。

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其中双列5点LED电平显示驱动集成电路可同时驱动10只发光二极管，它是高中档收录机、收音机、CD唱机等音响设备中，用来作
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音量指示、交直流电平指示、交直流电源电压指示的常用集成电路。比如，我国生产的SL322、SL325等型号，国外的LB1405、TA7666P型等。6

% k5 M. ]% ~/ z! X9 b8 @% B) `、7、9点LED电平显示驱动集成电路的型号有SL326、SL327、LB1407、LB1409型等。
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特殊功能的集成电路除上述外，还有自动选曲集成电路、降噪集成电路等。比如，有NE464、LM1101、LA2730、uPC1180、

1 F( s  k, k! H1 `7 l. qHA12045、HA12028等型号，有的电路型号具有一定的兼容性。

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集成电路的种类与用途
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2．稳压集成电路
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稳压集成电路又称集成稳压电源，其电路形式大多采用串联稳压方式。集成稳压器与分立元件稳压器相比，体积小，性能高、使
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用简便可靠。集成稳压器的种类有，多端可调式、三端可调式、三端固定式及单片开关式集成稳压器。
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多端可调集成稳压器精度高、价格低，但输出功率小，引出端多，给使用带来不方便。


- Q3 j9 G5 @' X# s7 O/ Q2 \3 A 多端可调式集成稳压器可根据需要加上相应的外接元件，组成限流和功率保护。国内外同类产品基本电路形式有区别，基本原理
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相似。国产的有W2系列、WB7系列、WA7系列、BG11等。


4 y4 b" _$ g% q4 b4 L 三端可调式输出集成稳压器精度高，输出电压纹波小，一般输出电压为1.25V～35V或l.25V～35V连续可调。其型号有W117、W138
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、LM317、LM138、LMl96等型号。
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$ `. i. m' }9 h  u' o6 t 三端固定输出集成稳压器是一种串联调整式稳压器，其电路只有输人、输出和公共3个引出端，使用方便。其型号有W78正电压系

列、W79负电压系列。

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: N8 b4 e4 d3 g8 U" y5 H 开关式集成稳压器是新的一种稳压电源，其工作原理不同上述三种类型，它是由直流变交流再变直流的变换器，输出电压可调，

2 x! W- H  V4 q0 L, O- G( v; Z, n; z8 x效率很高。其型号有AN5900、HA17524等型号，广泛用于电视机、电子仪器等设备中。
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. R% s1 C; T' k' ?3 @  u 3、音响集成电路
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单响集成电路随着收音机、收录机、组合音响设备的发展而不断开发。对音响电路要求多功能、大功率和高保真度。比如一块单

% [3 D. Y* |5 X. B片收音机、录音机电路，就必须具有变频、检波。中放、低放、AGC、功放和稳压等电路。音响集成电路工艺技术不断发展，采用数字传输和处
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: c+ y# d" R, U, K. P; D5 p理，使音响系统的各项电声指标不断提高。比如，脉冲码调制录音机、CD唱机，能使信噪比和立体声分离度切变好，失真度减到最小。
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) B+ t. v4 w# A7 o, w" k9 }8 ]% l 音响集成电路按本身的电路功能分有，高、中频放大集成电路、功放集成电路、低噪前置放大集成电路、立体声解码集成电路、

9 V1 ?  k0 E1 P单片收音机、收录机集成电路。驱动集成电路及特殊功能集成电路。
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高、中频放大器集成电路体积小而紧凑，自动增益高、控制特性好、失真小，在收音机、收录机中得到广泛应用。其中调幅集成

电路的型号有FD304、SL1018、SL1018AM、TB1018等型号。调频集成电路有TA7303、TDA1576、LA1165、LA1210、TDA1062等型号。调幅、调频共

用集成电路内设AM变频功能、AM检波功能、FM鉴频限幅功能。调频立体声接收机的专门用的立体声解码电路。后期（70年代以后）产品有
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7 \) K% }' `3 v5 FLA3350、LA3361、HA11227、AN7140、BA1350、TA7343P等型号。单片集成电路已成为世界流行的一种单片音响集成电路。用单片收音机集成电
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0 C, y- e' l* V路装配收音机其成本低，调试方便。其中ULN2204型AM收音机集成电路，功能齐全，能在3V～12V电压范围内工作。类似型号有HA12402、TA7613

、ULN2204A型等。
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特殊功能集成电路有显示驱动电路、电动机稳速电路、自动选曲电路及降噪电路等。
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6 l7 T8 V$ R- c 其中双列5点LED电平显示驱动集成电路可同时驱动10只发光二极管，它是高中档收录机、收音机、CD唱机等音响设备中，用来作
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音量指示、交直流电平指示、交直流电源电压指示的常用集成电路。比如，我国生产的SL322、SL325等型号，国外的LB1405、TA7666P型等。6

、7、9点LED电平显示驱动集成电路的型号有SL326、SL327、LB1407、LB1409型等。
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特殊功能的集成电路除上述外，还有自动选曲集成电路、降噪集成电路等。比如，有NE464、LM1101、LA2730、uPC1180、
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3 m! H# L, u3 B  ^3 s0 dHA12045、HA12028等型号，有的电路型号具有一定的兼容性。

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集成电路的种类与用途
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+ T1 C# n* O" L# c& f; D0 f$ M 5．电子琴集成电路
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电子琴集成电路有5G2208、5G001、5G002、CW93520、LM6402、M112、Z8611等型号，其外形只有小钮扣大小，内部含有振荡器、音符发生器、前置放大器等电路，能演奏22～61个基本音符。5G005型为音阶发生器，LM8071集成电路可作回响主音阶发生器，它是电子琴核心器件之一。M208是一种单片电子琴NMOS集成电路，内设短阵处理61琴键，并设可抗抖动电路。YM3812是一种新型电子琴专用音源集成电路。

/ ~: Q# h& V+ g 6．CMOS集成电路
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7 b/ ?; O# F, Y5 N 在数字集成电路中，我们只介绍MOS数字集成电路中的CMOS电路。因为在一些小家电中，CMOS集成电路用得比较广泛。

+ F# K; A) Z6 b+ p8 B （1）CMOS集成电路的特点
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CMOS电路的结构、制作工艺不同于TTL电路，CMOS集成电路的功耗很低。一般小规模CMOS集成电路的静态平均功耗小于10uW，是各类实用电路中功耗最低的。比如


TTL集成电路的平均功耗为10mw是CMOS电路的10倍。但CMOS集成电路的动态功耗随工作频率的升高而增大。
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5 `2 G; o7 q+ X% {* v CMOS电路的输入特性用输入电流和电容表示，由于电路的输入电阻很高，输入电路一般小于0.1uA；输入电容是各种杂散电容总和，一般在5pF左右。
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+ r. q' l9 G% @0 Q; ~ CMOS电路的输出特性取决于输出线路形式和输出管的特性参数。大多数CMOS电路可用输出驱动电流、逻辑电平及状态转换时间来表示输出特性。

  ^3 S. H' y2 p0 \  ~ （2）CMOS集成电路的类型
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! q' t+ w- f% ~! k4 C CMOS电路的类型很多，但最常用的是门电路。
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" b* J& ?5 h* i. Y3 w CMOS电路中的逻辑门有非门、与门、与非门、或非门、或门、异或门、异或非门，施密特触发门、缓冲器、驱动器等。
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8 N* U" t! R' Y 非门也称反相器，它是只有1个输入端和1个输出端的逻辑门。输人为高电平时，输出即为低电平；反之，输出为高电平。输出与输入总是反相或互补的。与门具有2个或2个以上输入端和1个输出端。当所有输人都是高电平时，输出也为高电平；只要有1个或互个以上输入低电平时，输出就为低电平。
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+ R6 w5 }" i, ?# S. t 与非门则是当输入端中有1个或1个以上是低电平时，输出为高电平；只有所有输入是高电平时，输出才是低电平。

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; E! x: q' v9 ? 或门具有1个或端，2个或2个以上的输入端。当所有输入为低电平时，输出才是低电平。如果有1个或1个以上输入是高电平，则其输出变相电平。或非门电路是当得入端都处于低电平时，其输出才呈现高电平；只要有1个或互个以上输入为高电平，输出即为低电平。
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异或门电路有2个输入端，1个输出端。当2个输入端中只有一个是高电平时，输出则为高电平；当输入端都是低电平或都是高电平时，输出才是低电平。
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$ ]: S+ U5 ^! G6 g 异或门倒相就变为异或非门。异或非门也称作为“同或门”。异或非门只有2个输入端，1个输出端，当2个输入端都是低电平或都是高电平时，输出为高电平；2个输入端只有1个是高电平时，输出才是低电平。

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5 n0 M! t- N: p5 n( u& D! A7 w 最基本线路构成的门电路存在着抗干扰性能差和不对称等缺点。为了克服这些缺点，可以在输出或输入端附加反相器作为缓冲级；也可以输出或输入端同时都加反相器作为缓冲级。这样组成的门电路称为带缓冲器的门电路。

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; _  l* V" i7 a% \4 [
  `3 N' f: V8 C; `, z- U 带缓冲输出的门电路输出端都是1个反相器，输出驱动能力仅由该输出级的管子特性决定，与各输入端所处逻辑状态无关。而不带缓冲器的门电路其输出驱动能力与输入状态有关。另一方面。带缓冲器的门电路的转移特性至少是由3级转移特性相乘的结果，因此转换区域窄，形状接近理想矩形，并且不随输入使用端数的情况而变化、加缓冲器的门电路，抗干扰性能提高10％电源电压。此外，带缓冲器的门电路还有输出波形对称、交流电压增益大、带宽窄、输入电容比较小等优点。不过，由于附加了缓冲级，也带来了一些缺点。例如传输延迟时间加大，因此，带缓冲器的门电路适宜用在高速电路系统中。
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在数字电路中，由于TTL电路、CMOS电路、ECL电路等，它们的逻辑电平不同，当这些电路相互联接时，一定要进行电平转换，使各电路都工作在各自允许的电压工作范围内。
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/ f  v/ x' s& \1 P- ` 数字电路中的三态逻辑门，一般是指电路的输出端的状态可呈现三种输出阻态，或简称“三态输出”，这个状态通常用字母“Z”表示。

三状态电路在使用时的两状态特性与普通电路相同，而在禁止时的“Z”状态特性则取决于三态门电路的漏电流大小。