High, Low, High Z

High 상태는 출력이 논리 1을 나타내는 상태로, 일반적으로 회로의 전원 전압 근처의 값을 갖습니다. 예로 5V 계열은 약 5V 근처, 3.3V 계열은 약 3.3V 근처가 특징입니다. 디지털 논리에서 1이나 TRUE로 인식되며, 회로가 이 출력을 적극 구동하여 신호선을 높은 전압으로 만든 상태가 됩니다.

Low 상태는 출력이 논리 0을 나타내는 상태로, 회로의 GND 수준에 가까운 전압값을 갖습니다. 예로 5V 계열은 약 0V 근처, 3.3V 계열은 약 0V 근처가 특징이며, 디지털 논리에서 0이나 FALSE로 인식됩니다. 회로가 이 출력을 적극 구동하여 신호선을 낮은 전압으로, 즉 접지에 가깝게 만드는 상태가 됩니다.

High Impedance 상태는 출력이 회로에 거의 연결되지 않은(open) 상태처럼 보이게 만드는 것인데, 특정 전압 수준으로 구동하지 않으며 즉, High도 Low도 아님입니다. 출력 핀을 이 상태로 만들면 내부적으로 출력 트랜지스터가 모두 꺼진(open) 상태가 되어, 출력이 외부로 전류를 거의 공급하거나 소모하지 않도록 합니다. 버스나 공용선에서 충돌 없이 공유될 수 있도록 하는 특징이 있습니다. 예를 들어 여러 디바이스가 한 신호선을 번갈아 구동해야 할 때, 데이터를 구동하지 않는 디바이스들은 Z 상태로 둡니다. 출력이 확실한 0/1 상태가 아니므로 외부 회로에서 풀업이나 풀다운 저항을 사용해 선을 특정 레벨로 유도해야 합니다. 풀업/풀다운이 없으면 임의 전압이 되어 예측 불가능한 값이 될 수 있습니다. 디지털 IC에서 Tri-state, Three-state, 3-state로도 불립니다. FPGA나 마이크로컨트롤러의 I/O 핀을 입력 모드로 설정했을 때도 비슷한 효과를 얻을 수 있습니다. 측정 시 주의로 멀티미터나 오실로스코프로 Z 상태를 측정하면 특정한 안정된 전압이 아닌 뜨는 값이 보일 수 있습니다. 이는 내부적으로 구동이 없어서 측정 환경에 따라 전압이 변하기 때문입니다. 번외로 High Impedance 상태가 필요한 이유와 활용에서의 충돌 방지 예로, 마이크로프로세서와 여러 주변장치가 한 데이터 버스를 공유할 때 한 순간에 한 기기만 버스에 데이터를 내보내고 나머지 기기들은 Z 상태로 둬야 충돌을 피할 수 있습니다. 양방향 포트를 구현할 때 GPIO를 한 순간에는 출력으로, 다른 순간에는 입력으로 사용하려면 출력이 필요 없을 때 Z 상태로 전환해 외부 신호를 안전하게 읽을 수 있습니다. 저전력 동작의 경우 Z 상태일 때 구동 전류가 흐르지 않아 전체 소모전력을 줄일 수 있습니다.