Tampon digital - Funcționare, definiție, tabel adevăr, inversiune dublă, ventilare

Încercați Instrumentul Nostru Pentru Eliminarea Problemelor





O etapă tampon practic o etapă intermediară consolidată care permite curentului de intrare să ajungă la ieșire fără a fi afectat de încărcarea ieșirii.

În acest post vom încerca să înțelegem ce sunt bufferele digitale și vom arunca o privire asupra definiției, simbolului, tabelului adevărului, inversarea dublă folosind poarta logică „NU”, ventilatorul bufferului digital în ventilator, tri-state buffer, echivalent comutator buffer tri state, buffer tri-state activ „HIGH”, buffer tri-state activ cu inversare „HIGH”, buffer tri-state active cu „LOW” activ, buffer tri-state cu inversare „LOW” activ, control buffer tri-state , controlul magistralei de date tampon tri-state și, în cele din urmă, vom face o prezentare generală a bufferelor digitale disponibile în mod obișnuit și a CI-urilor tampon tri state.



Într-una din postările anterioare am aflat despre poarta logică „NU”, numită și invertor digital. Într-o poartă NU ieșirea este întotdeauna complementară intrării.

Deci, dacă intrarea este „HIGH”, ieșirea devine „LOW”, dacă intrarea este „LOW”, ieșirea se transformă în „HIGH”, deci acest lucru este numit invertor.



Ar putea exista o situație în care ieșirea trebuie separată sau izolată de intrare sau în cazurile în care intrarea poate fi destul de slabă și trebuie să conducă sarcini care necesită curent mai mare fără a inversa polaritatea semnalului folosind un releu sau un tranzistor etc. În astfel de situații, tampoanele digitale devin utile și sunt aplicate efectiv ca tampoane între sursa de semnal și stadiul real al driverului de sarcină.

Astfel de porți logice care poate furniza semnalul de ieșire la fel ca intrarea și poate acționa ca etapa intermediară a tamponului se numește tampon digital.

Un tampon digital nu efectuează nicio inversare a semnalului alimentat și nici nu este un dispozitiv de „luare a deciziilor”, cum ar fi poarta logică „NU”, ci dă aceeași ieșire ca intrarea.

Ilustrarea bufferului digital:

tampon digital

Simbolul de mai sus este similar cu poarta logică „NU” fără „o” la vârful triunghiului, ceea ce înseamnă că nu efectuează nicio inversare.

Ecuația booleană pentru tamponul digital este Y = A.

„Y” este intrarea și ieșirea „A”.

Tabelul adevărului:

Inversie dublă folosind porți logice „NU”:

Un tampon digital poate fi construit folosind două porți logice „NU” în modul următor:

circuit tampon digital care prezintă inversiune dublă

Semnalul de intrare este inversat mai întâi de prima poartă NOT din partea stângă, iar semnalul inversat este apoi inversat de următoarea poartă „NOT” din partea dreaptă, ceea ce face ieșirea la fel ca intrarea.

De ce sunt utilizate tampoanele digitale

Acum s-ar putea să vă zgâriați capul de ce există tamponul digital, nu face nicio operațiune ca alte porți logice, am putea arunca tamponul digital dintr-un circuit și să conectăm o bucată de fir .... corect? Nu chiar.

Iată răspunsul : O poartă logică nu necesită un curent mare pentru a efectua operații. Este suficient doar un nivel de tensiune (5V sau 0V) la un curent scăzut.

Toate tipurile de porți logice acceptă în primul rând un amplificator încorporat, astfel încât ieșirea să nu depindă de semnalele de intrare. Dacă cascadăm două porți logice „NU” în serie, obținem aceeași polaritate a semnalului ca intrarea la pinul de ieșire, dar cu un curent relativ mai mare. Cu alte cuvinte, tamponul digital funcționează ca un amplificator digital.

Un tampon digital poate fi utilizat ca etapă de izolare între etapele generatorului de semnal și etapele driverului, de asemenea, ajută la prevenirea impedanței care afectează un circuit de la altul.

Un tampon digital poate oferi o capacitate de curent mai mare, care poate fi utilizată pentru conducerea tranzistorilor de comutare mai eficient.

Tamponul digital oferă o amplificare mai mare, care este, de asemenea, numită capacitate de 'ventilare'.

Capacitate ventilator tampon digital:

ventilator tampon digital afară

FAN-OUT : Fan-out-ul poate fi definit ca numărul de porți logice sau IC-uri digitale care pot fi acționate în paralel de un buffer digital (sau de orice IC-uri digitale).

Un buffer digital tipic are ventilator de 10, ceea ce înseamnă că bufferul digital poate conduce 10 circuite integrate digitale în paralel.

FAN-IN : Fan-in este numărul de intrări digitale care pot fi acceptate de poarta logică digitală sau IC digital.

În schema de mai sus, buffer-ul digital are fan-in de 1, ceea ce înseamnă o singură intrare. O poartă „ȘI” logică „cu 2 intrări” are un ventilator de două și așa mai departe.

Din schema de mai sus, un buffer este conectat la cele 3 intrări ale a trei porți logice diferite.

Dacă conectăm doar o bucată de sârmă în locul tamponului din circuitul de mai sus, este posibil ca semnalul de intrare să nu aibă un curent suficient și să provoace căderea tensiunii peste porți și s-ar putea să nu recunoască semnalul.

Deci, în concluzie, se utilizează un buffer digital pentru amplificarea unui semnal digital cu ieșire de curent mai mare.

Tampon tri-stat

Acum știm ce face un buffer digital și de ce există în circuitele electronice. Aceste tampoane au două stări „HIGH” și „LOW”. Există un alt tip de tampon numit „Tri-state buffer”.

Acest buffer are un pin suplimentar numit „Enable pin”. Folosind pinul de activare putem conecta sau deconecta ieșirea de la intrare electronic.

La fel ca un tampon normal, funcționează ca amplificator digital și dă semnalul de ieșire la fel ca semnalul de intrare, singura diferență este că ieșirea poate fi conectată și deconectată electronic de pinul de activare.

Deci se introduce o a treia stare, în aceasta ieșirea nu este nici „HIGH”, nici „LOW”, ci o stare de circuit deschis sau impedanță ridicată la ieșire și nu va răspunde la semnalele de intrare. Această stare este denumită „HIGH-Z” sau „HI-Z”.

tampon tristate

Cel de mai sus este circuitul echivalent al bufferului tri-stare. Pinul de activare poate conecta sau deconecta ieșirea de la intrare.

Există patru tipuri de buffer tri-state:
• Tampon activ „HIGH” tri-state
• Tampon activ „LOW” tri-state activ
• Tampon activ cu tri-stare inversă „HIGH”
• Tampon activ de inversare „LOW” activ cu trei stări
Să privim fiecare dintre ele secvențial.

Tampon activ „HIGH” tri-state

tampon digital activ de înaltă stare

În bufferul tri-stare activ „HIGH” (de exemplu: 74LS241) pinul de ieșire se conectează la pinul de intrare atunci când aplicăm semnalul „HIGH” sau „1” sau pozitiv la pinul de activare.

Dacă aplicăm semnalul „LOW” sau „0” sau negativ pinului de activare, ieșirea se deconectează de la intrare și merge la starea „HI-Z” unde ieșirea nu va răspunde la intrare și ieșirea va fi în stare de circuit deschis.

Tampon activ „LOW” tri-state activ

avtive low tri state

Aici ieșirea va fi conectată la intrare atunci când aplicăm „LOW” sau „0” sau semnal negativ la pinul de activare.
Dacă aplicăm semnalul „HIGH” sau „1” sau pozitiv pentru a activa pinul, ieșirea se deconectează de la intrare și ieșirea va fi în starea „HI-Z” / starea circuitului deschis.

Tabelul Adevărului:

Tampon activ de inversare tri-stare activ „HIGH”

În bufferul activ tri-state cu inversare „HIGH” (exemplu: 74LS240), poarta acționează ca o poartă logică „NU”, dar cu pinul de activare.

Dacă aplicăm semnal „HIGH” sau „1” sau pozitiv la intrarea de activare, poarta se activează și acționează ca o poartă logică obișnuită „NU” unde ieșirea sa este inversă / complementară intrării.
Dacă aplicăm „LOW” sau „0” sau semnal negativ pinului de activare, ieșirea va fi în „HI-Z” sau stare de circuit deschis.

Tabelul adevărului:

Tampon activ de inversare „LOW” activ:

tampon digital activ cu stare scăzută

În bufferul activ tri-state de inversare „LOW”, poarta acționează ca poartă logică „NU”, dar cu pinul de activare.

Dacă aplicăm semnalul „LOW” sau „0” sau negativ pentru a activa pinul, poarta se activează și funcționează ca o poartă logică obișnuită „NU”.
Dacă aplicăm semnalul „HIGH” sau „1” sau pozitiv pentru a activa pinul, pinul de ieșire va fi în starea „HI-Z” / starea circuitului deschis.

Tabelul Adevărului:

Control tri-stare tampon:

Din cele de mai sus am văzut că un buffer poate furniza amplificare digitală și buffere tri-state își pot deconecta complet ieșirea de la intrare și pot da starea circuitului deschis.

În această secțiune vom afla despre aplicarea bufferului tri-state și cum este utilizat în circuitele digitale pentru gestionarea eficientă a comunicării datelor.

În circuitele digitale putem găsi o magistrală de date / fire care transportă date, acestea transportă tot felul de date într-o singură magistrală pentru a reduce congestia cablajului / pentru a reduce urmele PCB și, de asemenea, pentru a reduce costurile de fabricație.

La fiecare capăt al magistralei, sunt conectate mai multe dispozitive logice, microprocesoare și microcontrolere care încearcă să se comunice reciproc simultan, ceea ce creează ceva numit dispută.

Contenția apare într-un circuit când unele dispozitive dintr-o magistrală acționează „HIGH” și unele dispozitive acționează simultan „LOW”, ceea ce provoacă scurtcircuit și provoacă daune într-un circuit.

Tamponul cu trei stări poate evita astfel de dispute și poate trimite și primi în mod corespunzător date printr-un autobuz.

Controlul magistralei de date tampon tri-stare:

Tamponul tri-stare este utilizat pentru a izola dispozitivele logice, microprocesoarele și microcontrolerele unul de altul într-o magistrală de date. Un decodor va permite unui singur set de buffere tri-state să treacă date prin magistrală.

Spuneți dacă setul de date „A” este conectat la un microcontroler, setul de date „B” la un microprocesor și setul de date „C” la unele circuite logice.

În schema de mai sus, toate bufferele sunt tampoane active cu trei stări.

Când decodorul setează ENA „HIGH”, setul de date „A” este activat, acum microcontrolerul poate trimite date prin magistrală.

Restul celor două seturi de date „B” și „C” se află în „HI-Z” sau stare de impedanță foarte ridicată, care izolează electric microprocesorul și circuitele logice de magistrală, care este utilizat în prezent de microcontroler.

Când decodificatorul setează ENB „HIGH”, setul de date „B” poate trimite date prin magistrală, iar restul seturilor de date „A” și „C” sunt izolate de magistrală în starea „HI-Z”. În mod similar, atunci când setul de date „C” este activat.

Magistrala de date este utilizată de oricine din seturile de date „A” sau „B” sau „C” la un moment dat pentru a preveni disputa.

De asemenea, putem stabili comunicații duplex (bidirecționale) prin conectarea a două buffere tri-state în paralel și în direcție opusă. Pinii de activare pot fi folosiți ca control al direcției. Pentru astfel de aplicații poate fi utilizat IC 74245.

Iată lista disponibilă în mod obișnuit a bufferelor digitale și a bufferelor tri-state:

• 74LS07 Tampon hexagonal fără inversare
• Tampon / driver hexagonal 74LS17
• 74LS244 Octal Buffer / Line Driver
• Tampon bidirecțional octal 74LS245
• Tampon CD4050 Hex fără inversare
• Tampon CD4503 Hex tri-state
• HEF40244 Tampon octal cu trei stări

Aceasta încheie discuția noastră cu privire la modul în care funcționează bufferele digitale și diversele configurații digitale ale acestora, sper că v-a ajutat să înțelegeți bine detaliile. Dacă aveți întrebări sau sugestii suplimentare, vă rugăm să vă exprimați întrebările în secțiunea de comentarii, puteți primi un răspuns rapid.




Precedent: Cum funcționează porțile logice Următorul: Înțelegerea rezistențelor pull-up și pull-down cu diagrame și formule