Digitaalinen puskuri - työskentely, määritelmä, totuuden taulukko, kaksoisversio, tuuletin

Puskurivaihe on periaatteessa vahvistettu välivaihe, jonka avulla tulovirta pääsee ulostuloon ilman, että lähtökuormitus vaikuttaa siihen.

Tässä viestissä yritämme ymmärtää, mitä digitaaliset puskurit ovat, ja tarkastelemme sen määritelmää, symbolia, totuustaulukkoa, kaksoisversiota käyttämällä logiikan 'EI' porttia, digitaalisen puskurin tuulettimen tuuletin sisään, kolmen tilan puskuri kolmen tilan puskurikytkimen ekvivalentti, aktiivinen 'HIGH' kolmen tilan puskuri, aktiivinen 'HIGH' käänteinen kolmen tilan puskuri, aktiivinen 'LOW' tilan kolmitilainen puskuri, aktiivinen 'matala' kääntyvä kolmen tilan puskuri, kolmen tilan puskurin ohjaus , kolmen tilan puskuridataväylän ohjaus ja lopuksi otamme yleiskatsauksen yleisesti saatavissa olevista digitaalisista puskuri- ja tri-tilapuskurien IC: istä.

Yhdessä edellisistä viesteistä opimme logiikan 'EI' portista, jota kutsutaan myös digitaaliseksi invertteriksi. NOT-portissa lähtö on aina tuloa täydentävä.

Joten, jos tulo on 'HIGH', lähtö muuttuu 'LOW', jos tulo on 'LOW', lähtö kääntyy 'HIGH', joten tätä kutsutaan invertteriksi.

Saattaa olla tilanne, jossa lähtö on erotettava tai eristettävä tulosta, tai tapauksissa, joissa tulo voi olla melko heikko ja sen on käytettävä suurempaa virtaa vaativia kuormia kääntämättä signaalin napaisuutta releellä tai transistorilla jne. Tällaisissa tilanteissa digitaalisista puskureista tulee hyödyllisiä ja niitä käytetään tehokkaasti puskureina signaalilähteen ja todellisen kuorman ohjaimen vaiheen välillä.

Tällainen logiikkaportit joka voi antaa signaalin ulostulon samalla tavalla kuin tulo ja toimia välipuskurivaiheena, kutsutaan digitaaliseksi puskuriksi.

Digitaalinen puskuri ei suorita syötetyn signaalin inversiota eikä se ole myöskään 'päätöksentekolaite', kuten logiikan 'EI' -portti, mutta antaa saman lähdön kuin tulo.

Kuva digitaalisesta puskurista:

Yllä oleva symboli on samanlainen kuin logiikan 'EI' portti ilman 'o': ta kolmion kärjessä, mikä tarkoittaa, että se ei tee mitään inversiota.

Boolen yhtälö digitaaliselle puskurille on Y = A.

'Y' on tulo ja 'A' lähtö.

Totuustaulukko:

Kaksoisversio käyttäen logiikkaa ”EI” portteja:

Digitaalinen puskuri voidaan rakentaa käyttämällä kahta loogista NOT-porttia seuraavalla tavalla:

Tulosignaali käännetään ensin vasemmanpuoleisella ensimmäisellä NOT-portilla ja käännetty signaali käännetään sitten edelleen oikealla puolella olevan seuraavan NOT-portin avulla, mikä tekee lähdöstä saman tulon.

Miksi digitaalisia puskureita käytetään

Nyt saatat naarmuttaa päätäsi, miksi digitaalinen puskuri on edes olemassa, se ei tee mitään toimintoa kuten muut logiikkaportit, voisimme vain heittää digitaalisen puskurin ulos piiristä ja liittää palan johtoa ... oikein. No eipä oikeastaan.

Tässä on vastaus : Looginen portti ei vaadi suurta virtaa minkään toiminnon suorittamiseen. Se vaatii vain jännitetason (5 V tai 0 V) ​​matalalla virralla.

Kaikentyyppiset logiikkaportit tukevat ensisijaisesti sisäänrakennettua vahvistinta, joten lähtö ei ole riippuvainen tulosignaaleista. Jos kaskadataan kaksi loogista ”EI” porttia sarjassa, saamme saman signaalin napaisuuden kuin tulosignaali lähtötapilla, mutta suhteellisen suurella virralla. Toisin sanoen digitaalinen puskuri toimii kuin digitaalinen vahvistin.

Digitaalista puskuria voidaan käyttää eristysvaiheena signaaligeneraattorin vaiheiden ja ohjainvaiheiden välillä, ja se auttaa myös estämään impedanssin, joka vaikuttaa piiriin toisesta.

Digitaalinen puskuri voi tarjota suuremman virrankapasiteetin, jota voidaan käyttää tehokkaampaan kytkentätransistoreiden käyttämiseen.

Digitaalinen puskuri tarjoaa suuremman vahvistuksen, jota kutsutaan myös tuulettimeksi.

Digitaalinen puskurin tuuletusominaisuus:

TUULETIN : Ulosveto voidaan määritellä logiikkaporttien tai digitaalisten piirien lukumääräksi, joita voidaan ohjata rinnakkain digitaalisella puskurilla (tai millä tahansa digitaalisella piirillä).

Tyypillisessä digitaalisessa puskurissa on 10 tuuletinta, mikä tarkoittaa, että digitaalinen puskuri voi ajaa 10 digitaalista IC: tä rinnakkain.

TUULETIN : Fan-in on digitaalisten tulojen määrä, jotka digitaalinen logiikkaportti tai digitaalinen IC voi hyväksyä.

Edellä olevassa kaaviossa digitaalisen puskurin tuuletin on 1, mikä tarkoittaa yhtä tuloa. ”2-input” -logiikan ”AND” portilla on tuuletin kahdesta ja niin edelleen.

Edellä olevasta kaaviosta puskuri on kytketty kolmen eri logiikkaportin 3 sisääntuloon.

Jos yhdistämme vain johdinkappaleen puskurin paikkaan yllä olevassa piirissä, tulosignaalilla ei ehkä ole riittävää virtaa ja se aiheuttaa jännitteen putoamisen porttien yli eikä ehkä edes tunnista signaalia.

Joten lopuksi digitaalista puskuria käytetään vahvistamaan digitaalista signaalia, jolla on suurempi virtalähtö.

Kolmivaiheinen puskuri

Nyt tiedämme, mitä digitaalinen puskuri tekee ja miksi sitä on elektronisissa piireissä. Näillä puskureilla on kaksi tilaa ”HIGH” ja “LOW”. On olemassa toinen tyyppinen puskuri, nimeltään 'Tri-state buffer'.

Tässä puskurissa on ylimääräinen tappi nimeltä 'Ota tappi käyttöön'. Aktivointitapin avulla voimme liittää tai irrottaa lähdön tulosta sähköisesti.

Kuten normaali puskuri, se toimii digitaalisena vahvistimena ja antaa lähtösignaalin samalla tavalla kuin tulosignaali, ainoa ero on, että ulostulo voidaan kytkeä elektronisesti ja irrottaa aktivointitapilla.

Joten otetaan käyttöön kolmas tila, jossa lähtö ei ole ”HIGH” eikä “LOW”, vaan avoimen piirin tila tai suuri impedanssi lähdössä eikä reagoi tulosignaaleihin. Tähän tilaan viitataan nimellä 'HIGH-Z' tai 'HI-Z'.

Edellä on tri-tilapuskurin vastaava piiri. Aktivointitappi voi liittää tai irrottaa lähdön tulosta.

Tri-state-puskuria on neljää tyyppiä:
• Aktiivinen 'HIGH' Tri-state -puskuri
• Aktiivinen kolmen tilan puskuri “LOW”
• Aktiivinen 'HIGH' kääntävä kolmen tilan puskuri
• Aktiivinen 'LOW' kääntävä Tri-state-puskuri
Katsotaanpa kutakin niistä peräkkäin.

Aktiivinen kolmen tilan HIGH-puskuri

Aktiivisessa 'HIGH' -tila-puskurissa (esimerkiksi: 74LS241) lähtötappi kytketään tulotappiin, kun käytämme 'HIGH' tai '1' tai positiivista signaalia aktivointitappiin.

Jos käytämme aktivointitappiin ”LOW” tai “0” tai negatiivista signaalia, lähtö kytketään irti tulosta ja menee “HI-Z” -tilaan, jossa lähtö ei reagoi tuloon ja lähtö on avoimen piirin tilassa.

Aktiivinen kolmen tilan 'LOW' -puskuri

Tällöin lähtö liitetään tuloon, kun käytämme ”LOW” tai “0” tai negatiivista signaalia aktivointitappiin.
Jos käytämme 'HIGH' tai '1' tai positiivista signaalia nastan aktivoimiseksi, lähtö kytketään irti tulosta ja lähtö on 'HI-Z' tilassa / avoimen piirin tilassa.

Totuustaulukko:

Aktiivinen 'HIGH' käänteinen kolmen tilan puskuri

Aktiivisessa käänteisessä Tri-state-puskurissa 'HIGH' (esimerkki: 74LS240) portti toimii logiikkana 'EI' -porttina, mutta aktivointitapilla.

Jos käytämme 'HIGH' tai '1' tai positiivista signaalia aktivointitulossa, portti aktivoituu ja toimii kuin tavallinen logiikka 'EI' portti, jossa sen lähtö on inversio / komplementaarinen tulo.
Jos käytämme 'LOW' tai '0' tai negatiivista signaalia aktivointitappiin, lähtö on 'HI-Z' tai avoimen piirin tilassa.

Totuustaulukko:

Aktiivinen 'LOW' kääntävä kolmen tilan puskuri:

Aktiivisessa 'LOW' käänteisessä Tri-state -puskurissa portti toimii logiikkana 'EI' -porttina, mutta sallivalla tapilla.

Jos käytämme 'LOW' tai '0' tai negatiivista signaalia nastan ottamiseksi käyttöön, portti aktivoituu ja toimii kuten tavallinen logiikka 'EI' portti.
Jos käytämme 'HIGH' tai '1' tai positiivista signaalia nastan käyttöönottoon, lähtötappi on 'HI-Z' tilassa / avoimen piirin tilassa.

Totuustaulukko:

Kolmivaiheinen puskurin hallinta:

Edellä esitetystä nähtiin, että puskuri voi tuottaa digitaalisen vahvistuksen ja kolmitilapuskurit voivat irrottaa lähdön kokonaan tulosta ja antaa avoimen piirin tilan.

Tässä osassa opitaan tri-tilapuskurin käytöstä ja siitä, miten sitä käytetään digitaalisissa piireissä tehokkaasti hallita tiedonsiirtoa.

Digitaalisista piireistä voimme löytää dataväylän / johtoja, jotka kuljettavat tietoa, ne kuljettavat kaikenlaisia ​​tietoja yhteen väylään johdotuksen ruuhkautumisen vähentämiseksi / piirilevyjälkien vähentämiseksi ja myös valmistuskustannusten pienentämiseksi.

Väylän molempiin päihin on kytketty useita logiikkalaitteita, mikroprosessoreita ja mikrokontrollereita, jotka yrittävät kommunikoida toistensa kanssa samanaikaisesti, mikä luo ns.

Ristiriita esiintyy piirissä, kun jotkut väylän laitteet ajavat samanaikaisesti 'HIGH' ja jotkut 'LOW', mikä aiheuttaa oikosulun ja vahingoittaa virtapiiriä.

Kolmitilainen puskuri voi välttää tällaisen kiistan ja lähettää ja vastaanottaa tietoja oikein väylän kautta.

Kolmitilapuskuria käytetään eristämään logiikkalaitteet, mikroprosessorit ja mikro-ohjaimet toisistaan ​​dataväylässä. Dekooderi sallii vain yhden tri-tilapuskurin sarjan siirtää dataa väylän läpi.

Sano, jos tietojoukko “A” on kytketty mikrokontrolleriin, tietojoukko “B” mikroprosessoriin ja tietojoukko “C” joihinkin logiikkapiireihin.

Edellä olevassa kaaviossa kaikki puskurit ovat aktiivisia korkean tri-tilan puskuria.

Kun dekooderi asettaa ENA “HIGH” -tietojoukon “A” on käytössä, mikro-ohjain voi nyt lähettää tietoja väylän kautta.

Loput kahdesta tietojoukosta 'B' ja 'C' ovat 'HI-Z' tai erittäin korkean impedanssin tilassa, joka eristää sähköisesti mikroprosessorin ja loogiset piirit väylästä, jota mikrokontrolleri tällä hetkellä käyttää.

Kun dekooderi asettaa ENB “HIGH”, tietojoukko “B” voi lähettää dataa väylän kautta ja loput tietojoukot “A” ja “C” eristetään väylästä “HI-Z” -tilassa. Vastaavasti, kun tietojoukko “C” on käytössä.

Tietoväylää käyttää kuka tahansa tietojoukko ”A”, “B” tai “C” tiettynä ajankohtana kiistojen estämiseksi.

Voimme myös luoda kaksisuuntaisen (kaksisuuntaisen) tiedonsiirron yhdistämällä kaksi tri-tilapuskuria rinnakkain ja vastakkaiseen suuntaan. Aktivointitappeja voidaan käyttää suunnanhallintaan. Tällaisiin sovelluksiin voidaan käyttää IC 74245: tä.

Tässä on yleisesti saatavilla oleva luettelo digitaalisista puskurista ja Tri-state -puskureista:

• 74LS07 Hex-käänteinen puskuri
• 74LS17 kuusiopuskuri / ohjain
• 74LS244 oktaalipuskuri / linjaohjain
• 74LS245 Octal kaksisuuntainen puskuri
• CD4050 Hex-käänteinen puskuri
• CD4503 Hex Tri-State -puskuri
• HEF40244 Tri-state Octal -puskuri

Tämä päättää keskustelumme siitä, miten digitaaliset puskurit toimivat, ja niiden erilaiset digitaaliset kokoonpanot. Toivon, että se auttoi sinua ymmärtämään yksityiskohdat hyvin. Jos sinulla on vielä kysyttävää tai ehdotuksia, ilmaise kysymyksesi kommenttiosassa, saat vastauksen nopeasti.