高阻抗（High-Z）状态表示一个引脚既不输出高电平（1），也不输出低电平（0），而是像一个断开的电路，表现得像一个非常大的电阻（几 MΩ 或更高）连接到信号线上；是一种让引脚“退出驱动、让位他人”的机制，换句话说：
该引脚“退出了战斗”，不影响总线电平，也不参与驱动。
1、高阻抗的电气本质
在电路内部，一个 IO 引脚的电平是通过下图这种结构控制的：
Vcc│[PMOS] ← 控制输出高电平│ IO ──────┼─────► 输出引脚│[NMOS] ← 控制输出低电平│GND
在正常“推挽输出”中：
-
PMOS 导通 → 输出高电平
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NMOS 导通 → 输出低电平
而当进入 高阻状态（High-Z）时：
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PMOS 和 NMOS 都关闭
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输出引脚 不连接到电源或地
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表现为一个断开的端口，称为“三态逻辑”中的第三态（除了高、低之外的“Z”）
2、高阻抗的主要特点
| 特点 | 描述 |
|---|---|
| 像断路 | 引脚不会驱动任何电压 |
| 输入高灵敏 | 极易受周围电场、静电、噪声干扰 |
| 电压不可预测 | 如果悬空，电平是随机的、不稳定的 |
| 不影响总线 | 多个器件共用信号线时，可通过高阻切换“谁说话” |
| 常见于三态IO口 | 比如 GPIO、复用接口、总线驱动器、数据总线 |
3、High-Z 状态的典型应用场景
| 场景 | 原因 |
|---|---|
| 总线共享（如 I²C、SPI、并口） | 多个器件共用数据线，非当前发送器需进入高阻以避免冲突 |
| 多主设备总线 | 例如多主 I²C，每个主设备在非通信时必须释放总线（High-Z） |
| MCU 作为输入时 | 设置为高阻输入状态，以监听电平，不干扰外部驱动 |
| 开漏/开集电极输出 | 输出“0”时拉低，输出“1”时mos管关闭进入高阻，由上拉电阻拉高 |
| 三态缓冲器控制信号 | 控制何时一个设备“说话”，何时“闭嘴”（进入高阻） |
三态缓冲器（tri-state buffer）
控制引脚EN = 1 输入信号 ─▶ [缓冲器] ─▶ 输出信号控制引脚EN = 0 输入信号 ─▶ [缓冲器] ─▶ 高阻状态（不影响输出线）
控制电路是否驱动输出，常用于多设备控制同一信号线，如 MCU 总线接口
4、如何“进入”和“退出”高阻抗状态
具体做法取决于你用的是什么平台或设备，但基本分为以下两种常见控制方式：
①MCU（单片机）中的 GPIO 控制
MCU GPIO 引脚常见状态：
| 模式 | 含义 |
|---|---|
| 输出推挽 | 有源输出高或低（非高阻） |
| 输出开漏 | 输出 0 时导通；输出 1 时进入高阻 |
| 输入模式（高阻） | IO 不主动驱动电平，只“监听”电压 |
| 输入带上拉/下拉 | 高阻 + 内部拉电阻 |
| 模拟模式 | 也常为高阻，适合ADC采样 |
进入高阻（例：STM32、Arduino、ESP32）：
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把 IO 设置为 输入模式（Input / Floating）
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或设置为 开漏输出且输出高电平
示例：STM32 HAL 库
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET); // 拉高（开漏） GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD; // 设置开漏输出 HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); // 进入高阻态
示例：Arduino
pinMode(PIN, INPUT); // 高阻态 pinMode(PIN, OUTPUT); // 推挽 digitalWrite(PIN, HIGH); // 推挽输出高 pinMode(PIN, INPUT_PULLUP); // 高阻 + 上拉
②使用三态缓冲器（Tri-state buffer）
硬件逻辑中使用专门的芯片（如 74HC125、74LS245）或 FPGA 驱动：
原理图示意：
输入信号 ──► [三态缓冲器] ──► 总线（共用）▲EN 控制引脚
EN=1 时：
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缓冲器导通 → 输出信号
EN=0 时：
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缓冲器输出进入高阻状态，不会干扰总线
4、注意事项
| 错误用法 | 后果 |
|---|---|
| 引脚悬空但未上拉/下拉 | 电压不稳定，容易误判、高功耗 |
| 总线多个设备不进入高阻 | 发生“信号冲突”→ 烧芯片 |
| 忘记退出高阻态输出信号 | 引脚不响应、不工作 |