Дигитални бафер - рад, дефиниција, табела истине, двострука инверзија, вентилација

Међуспремник у основи ојачани међуфаз који омогућава улазној струји да достигне излаз без да на њега утиче оптерећење излаза.

У овом посту ћемо покушати да схватимо шта су дигитални бафери и погледаћемо његову дефиницију, симбол, табелу истина, двоструку инверзију помоћу логичке „НОТ“ капије, улаз вентилатора за дигитални бафер, три-бафер бафер, еквивалент прекидача три стања међуспремника, активни „ХИГХ“ три-стање бафера, активни „ХИГХ“ инвертујући три-стање бафера, активни „ЛОВ“ стање три-стања бафера, активни „ЛОВ“ инвертовање три-стања бафера, три стања стања бафера , контрола магистрале података бафера три стања и на крају ћемо узети преглед уобичајено доступних ИЦ дигиталних бафера и три стања међуспремника.

У једном од претходних постова сазнали смо о логичкој „НОТ“ капији која се назива и дигитални претварач. У НОТ гате излазу је увек комплементарно улазу.

Дакле, ако је улаз „ХИГХ“, излаз се претвара у „ЛОВ“, ако је улаз „ЛОВ“, излаз постаје „ХИГХ“, па се ово назива претварачем.

Може постојати ситуација у којој излаз треба одвојити или изоловати од улаза, или у случајевима када је улаз можда прилично слаб и треба да покреће оптерећења која захтевају већу струју без инвертовања поларитета сигнала помоћу релеја, транзистора итд. У таквим ситуацијама дигитални бафери постају корисни и ефективно се примењују као бафери између извора сигнала и стварне фазе покретача оптерећења.

Таква логичка врата који може да испоручи излазни сигнал исто што и улаз и делује као међуфаза међуспремника назива се дигитални бафер.

Дигитални међуспремник не врши инверзију напајаног сигнала и није ни уређај за доношење одлука, попут логичке „НОТ“ капије, већ даје исти излаз као улаз.

Илустрација дигиталног бафера:

Горњи симбол сличан је логичкој „НОТ“ капији без „о“ на врху троугла, што значи да не врши никакву инверзију.

Булова једначина за дигитални бафер је И = А.

„И“ је улаз и „А“ излаз.

Табела истине:

Двострука инверзија коришћењем логичких „НЕ“ капија:

Дигитални међуспремник може се конструисати помоћу два логичка „НЕ“ улаза на следећи начин:

Улазни сигнал прво инвертује прва НОТ капија на левој страни, а инвертирани сигнал се даље инвертира следећом капијом 'НОТ' на десној страни, што чини излаз једнаким улазном.

Зашто се користе дигитални бафери

Сада се можда чешете по глави зашто дигитални бафер уопште постоји, он не ради никакве операције попут других логичких улаза, могли бисмо само избацити дигитални бафер из кола и повезати комад жице ... тачно? Па не баш.

Ево одговора : Логичка капија не захтева јаку струју за обављање било каквих операција. Потребан је само довољан ниво напона (5В или 0В) при слабој струји.

Све врсте логичких капија првенствено подржавају уграђено појачало тако да излаз не зависи од улазних сигнала. Ако серијски каскамо две логичке „НЕ“ капије, добијамо исти поларитет сигнала као улаз на излазном пину, али са релативно већом струјом. Другим речима, дигитални бафер ради као дигитално појачало.

Дигитални бафер може се користити као изолациони степен између степена генератора сигнала и степена покретачког програма, такође помаже у спречавању импедансе која утиче на један круг из другог.

Дигитални бафер може пружити већу струјну способност која се може користити за ефикасније управљање преклопним транзисторима.

Дигитални бафер пружа веће појачање што се назива и „вентилационом“ способношћу.

Могућност вентилатора дигиталног бафера:

ФАН-ОУТ : Избацивање вентилатора може се дефинисати као број логичких улаза или дигиталних ИЦ-а који се могу паралелно покретати дигиталним бафером (или било којим дигиталним ИЦ-ом).

Типични дигитални бафер има вентилатора од 10, што значи да дигитални бафер може паралелно управљати 10 дигиталних ИЦ.

ФАН-ИН : Убацивање је број дигиталних улаза које дигитална логичка капија или дигитална ИЦ могу прихватити.

У горњој шеми дигитални бафер има вентилатор од 1, што значи један улаз. Логичка „И“ капија са 2 улаза има два вентилатора и тако даље.

Из горње шеме бафер је повезан на 3 улаза три различита логичка гејта.

Ако само спојимо комад жице на место одбојника у горе наведеном колу, улазни сигнал можда неће имати довољну струју и узрокује пад напона на капијама, а можда неће ни препознати сигнал.

Дакле, у закључку се користи дигитални бафер за појачавање дигиталног сигнала са већом струјном излазом.

Три-државни бафер

Сада знамо шта дигитални бафер ради и зашто постоји у електронским колима. Ови бафери имају два стања „ХИГХ“ и „ЛОВ“. Постоји још један тип бафера под називом „Три-стате буффер“.

Овај бафер има додатни пин под називом „Омогући пин“. Коришћењем пина за омогућавање можемо електронски повезати или одспојити излаз са улаза.

Попут нормалног бафера, ради као дигитално појачало и даје излазни сигнал исти као улазни сигнал, једина разлика је у томе што се излаз може електронски повезати и одвојити помоћу пина за омогућавање.

Дакле, уведено је треће стање, у овом излазу није ни „ВИСОКО“ ни „НИСКО“, већ је отворено коло или велика импеданса на излазу и неће реаговати на улазне сигнале. Ово стање се назива „ХИГХ-З“ или „ХИ-З“.

Изнад је еквивалентно коло три-стања бафера. Омогућавајући клин може повезати или одспојити излаз са улаза.

Постоје четири врсте међуспремника са три стања:
• Активан “ХИГХ” три-стате бафер
• Активан „ЛОВ“ три-стате бафер
• Активан „ХИГХ“ инвертујући три-стате бафер
• Активан “ЛОВ” инвертујући ме успремник у три стања
Погледајмо сваки од њих узастопно.

Активни „ХИГХ“ три-стате бафер

У активном „ХИГХ“ три-стате баферу (на пример: 74ЛС241) излазни пин се повезује са улазним пин-ом када применимо „ХИГХ“ или „1“ или позитивни сигнал на пину за омогућавање.

Ако применимо „ЛОВ“ или „0“ или негативни сигнал на пину за омогућавање, излаз се одваја од улаза и прелази у стање „ХИ-З“ где излаз неће реаговати на улаз и излаз ће бити у стању отвореног круга.

Активни бафер са три стања „ЛОВ“

Овде ће излаз бити повезан на улаз када на пину за активирање применимо „ЛОВ“ или „0“ или негативни сигнал.
Ако применимо „ХИГХ“ или „1“ или позитивни сигнал за омогућавање пина, излаз се одваја од улаза и излаз ће бити у стању „ХИ-З“ / отвореном кругу.

Табела истине:

Активни „ХИГХ“ инвертујући три-стате бафер

У активном „ХИГХ“ инвертујућем три-стате баферу (пример: 74ЛС240), капија делује као логичка „НОТ“ капија, али са пином за омогућавање.

Ако на улаз за омогућавање применимо „ХИГХ“ или „1“ или позитивни сигнал, капија се активира и понаша се као уобичајена логичка „НОТ“ капија где је њен излаз инверзија / комплементарна улазу.
Ако применимо „ЛОВ“ или „0“ или негативни сигнал на пину за омогућавање, излаз ће бити у стању „ХИ-З“ или у отвореном кругу.

Табела истине:

Активни „ЛОВ“ инвертујући три-стате бафер:

У активном „ЛОВ“ инвертујућем три-стате баферу, капија делује као логичка „НОТ“ капија, али са омогућеним пином.

Ако применимо „ЛОВ“ или „0“ или негативни сигнал да омогућимо пин, капија се активира и ради као уобичајена логичка „НОТ“ капија.
Ако применимо „ХИГХ“ или „1“ или позитивни сигнал да омогућимо пин, излазни пин ће бити у стању „ХИ-З“ / отвореном кругу.

Табела истине:

Контрола међуспремника у три државе:

Из горе наведеног видели смо да бафер може да обезбеди дигитално појачање, а бафери са три стања могу у потпуности одвојити свој излаз од улаза и дати стање отвореног кола.

У овом одељку ћемо научити о примени три-стања бафера и како се користи у дигиталним круговима за ефикасно управљање комуникацијом података.

У дигиталним круговима можемо пронаћи сабирницу података / жице које преносе податке, оне преносе све врсте података у једној сабирници како би смањиле загушење ожичења / смањиле трагове ПЦБ-а и такође смањиле производне трошкове.

На сваком крају магистрале повезује се више логичких уређаја, микропроцесора и микроконтролера који покушавају истовремено да комуницирају једни с другима што ствара нешто што се назива препирка.

До препирки долази у кругу када неки уређаји у магистрали покрећу „ВИСОКО“, а неки уређаји истовремено „НИСКО“ што узрокује кратки спој и оштећује круг.

Међуспремник у три стања може избећи такву расправу и правилно слати и примати податке преко магистрале.

Међуспремник три стања користи се за изолацију логичких уређаја, микропроцесора и микроконтролера један од другог у магистрали података. Декодер воље омогућава само једном скупу међуспремника три стања да преносе податке кроз магистралу.

Рецимо да ли је скуп података „А“ повезан са микроконтролером, скуп података „Б“ на микропроцесор, а скуп података „Ц“ са неким логичким круговима.

У горњој шеми су сви бафери активни бафер високог три стања.

Када декодер постави ЕНА „ХИГХ“, скуп података „А“ је омогућен, сада микроконтролер може да шаље податке кроз магистралу.

Остатак два скупа података „Б“ и „Ц“ налазе се у „ХИ-З“ или стању врло високе импедансе које електрично изолују микропроцесор и логичке кругове од магистрале, што тренутно користи микроконтролер.

Када декодер постави ЕНБ „ХИГХ“, скуп података „Б“ може слати податке преко магистрале, а остатак скупова података „А“ и „Ц“ изолирани су од магистрале у стању „ХИ-З“. Слично томе, када је омогућен скуп података „Ц“.

Сабирницу података користи било ко од скупова података „А“ или „Б“ или „Ц“ у одређено време да би спречио препирку.

Такође можемо успоставити дуплекс (двосмерну) комуникацију повезивањем два тродимензионална бафера паралелно и у супротном смеру. Омогућавајуће иглице могу се користити као контрола смера. За такву врсту примене може се користити ИЦ 74245.

Ево најчешће доступне листе дигиталних међуспремника и међуспремника:

• 74ЛС07 Хек неинвертујући пуфер
• 74ЛС17 Хек одбојник / покретачки програм
• 74ЛС244 октални бафер / линијски управљачки програм
• 74ЛС245 Октални двосмерни пуфер
• ЦД4050 Хек неинвертујући пуфер
• ЦД4503 Хек трофазни бафер
• ХЕФ40244 тространи октални пуфер

Овим је завршена наша дискусија о томе како раде дигитални бафери и њихове различите дигиталне конфигурације, надам се да вам је помогла да добро разумете детаље. Ако имате додатних питања или сугестија, изнесите своја питања у одељак за коментаре и можда ћете добити брзи одговор.