Digitaalne puhver - töötamine, määratlus, tõetabel, topeltinversioon, väljatõmbamine

Proovige Meie Instrumenti Probleemide Kõrvaldamiseks





Puhveretapp on põhimõtteliselt tugevdatud vaheetapp, mis võimaldab sisendvoolul jõuda väljundini, ilma et väljundkoormus mõjutaks.

Selles postituses püüame mõista, mis on digitaalsed puhvrid, ja vaatame selle määratlust, sümbolit, tõeväärtustabelit, topeltinversiooni, kasutades loogika „EI“ väravat, digitaalse puhvri ventilaatori väljundventilaatorit, kolme oleku puhvrit kolmeastmeline puhverlüliti ekvivalent, aktiivne „HIGH“ kolmeseisundipuhver, aktiivne „HIGH“ inverteeriv kolme oleku puhver, aktiivne „LOW“ oleku kolmeseisundipuhver, aktiivne „LOW“ kolmepoolne puhverpuhver, kolme oleku puhvri juhtimine , kolme olekuga puhvri andmesiini juhtimine ja lõpuks võtame ülevaate üldkasutatavate digitaalsete puhvrite ja kolmeseisundite puhvri IC-de kohta.



Ühes eelmises postituses õppisime loogika 'EI' värava kohta, mida nimetatakse ka digitaalseks muunduriks. NOT väravas väljund on sisendit alati täiendav.

Niisiis, kui sisend on 'HIGH', muutub väljund 'LOW', kui sisend on 'LOW', siis väljund 'HIGH', nii et seda nimetatakse inverteriks.



Võib esineda olukord, kus väljund tuleb sisendist eraldada või eraldada, või juhtudel, kui sisend võib olla üsna nõrk ja peab juhtima suuremat voolu vajavaid koormusi ilma signaali polaarsust pööramata relee, transistori vms abil. Sellistes olukordades on digitaalsed puhvrid kasulikud ja neid rakendatakse tõhusalt puhvritena signaaliallika ja tegeliku koormusjuhi etapi vahel.

Sellised loogika väravad mis suudab edastada signaali väljundit sama mis sisend ja toimida vahepuhvri etapina, nimetatakse digitaalseks puhvriks.

Digitaalne puhver ei muuda sisestatud signaali ühtegi inversiooni ja see pole ka otsuste tegemise seade, nagu loogika „EI” värav, vaid annab sisendina sama väljundi.

Digitaalse puhvri illustratsioon:

digitaalne puhver

Ülaltoodud sümbol sarnaneb loogika „EI” väravaga ilma kolmnurga otsas oleva o-ta, mis tähendab, et see ei tee inversiooni.

Digitaalse puhvri Boole'i ​​võrrand on Y = A.

“Y” on sisend ja “A” väljund.

Tõe tabel:

Topeltinversioon loogika „EI” väravate abil:

Digitaalse puhvri saab koostada, kasutades kahte loogilist EI-väravat järgmisel viisil:

digitaalne puhverahel, mis näitab topeltinversiooni

Sisendsignaali pöörab kõigepealt vasakpoolne esimene NOT-värav ja seejärel pööratakse tagurpidi pööratud signaal paremal pool oleva järgmise NOT-i värava abil, mis muudab väljundi sisendiks.

Miks kasutatakse digitaalseid puhvreid

Nüüd võite kraapida pead, miks digitaalne puhver üldse olemas on, see ei tee ühtegi toimingut nagu muud loogikaväravad, me võime lihtsalt visata digitaalse puhvri vooluringist välja ja ühendada traadijupi ... No mitte tegelikult.

Siin on vastus : Loogikavärav ei vaja ühegi toimingu tegemiseks suurt voolu. Piisab vaid pingest (5 V või 0 V) ​​madalal voolul.

Igat tüüpi loogikaväravad toetavad peamiselt sisseehitatud võimendit, nii et väljund ei sõltu sisendsignaalidest. Kui kaskaadida kaks loogilist “EI” väravat järjestikku, saame sama signaali polaarsuse kui sisend väljundpoldil, kuid suhteliselt suurema vooluga. Teisisõnu, digitaalne puhver töötab nagu digitaalne võimendi.

Digitaalset puhvrit saab kasutada eraldusetapina signaaligeneraatori etappide ja draiveri astmete vahel ning see aitab ära hoida impedantsi, mis mõjutab ühte vooluahelat teisest.

Digitaalne puhver võib pakkuda suuremat voolutugevust, mida saab kasutada transistorite vahetamiseks tõhusamalt.

Digitaalne puhver tagab suurema võimenduse, mida nimetatakse ka ventilaatori väljalülitamise võimeks.

Digitaalse puhvri väljatõmbamise võimalus:

digitaalse puhvri ventilaator välja

VÄLJASTAMINE : Väljatõmbamist saab määratleda kui loogikaväravate või digitaalsete IC-de arvu, mida saab paralleelselt juhtida digitaalse puhvri (või mis tahes digitaalse IC-ga).

Tüüpilise digitaalse puhvri ventilaator on 10, mis tähendab, et digitaalne puhver suudab paralleelselt juhtida 10 digitaalset IC-d.

Fänn : Fan-in on digitaalsisendite arv, mille digitaalse loogikavärava või digitaalse IC abil saab aktsepteerida.

Ülaltoodud skeemis on digitaalse puhvri sissehingamine 1, mis tähendab ühte sisendit. „2-sisendilises“ loogikas „AND“ väravas on kaks ventilaatorit ja nii edasi.

Ülaltoodud skemaatiliselt on puhver ühendatud kolme erineva loogikavärava 3 sisendiga.

Kui me ühendame ülaltoodud vooluahelas puhvri kohale lihtsalt traadijupi, ei pruugi sisendsignaal olla piisava vooluga ja see põhjustab pinge langemise üle väravate ega pruugi signaali isegi ära tunda.

Seega kokkuvõtteks kasutatakse digitaalset puhvrit suurema voolu väljundiga digitaalse signaali võimendamiseks.

Kolmeastmeline puhver

Nüüd teame, mida digitaalne puhver teeb ja miks see elektroonilistes ahelates eksisteerib. Nendel puhvritel on kaks olekut “HIGH” ja “LOW”. On ka teist tüüpi puhvreid, mida nimetatakse “Tri-state buffer”.

Sellel puhvril on täiendav tihvt nimega „Luba pin”. Lubamisnõela abil saame väljundi sisendist elektrooniliselt ühendada või lahti ühendada.

Nagu tavaline puhver, töötab see digitaalse võimendina ja annab väljundsignaali sama mis sisendsignaal, ainus erinevus on see, et väljundi saab lubamisnõelaga elektrooniliselt ühendada ja lahti ühendada.

Niisiis on sisse viidud kolmas olek, kusjuures väljund ei ole “HIGH” ega “LOW”, vaid avatud vooluringi olek või kõrge impedants väljundis ega reageeri sisendsignaalidele. Seda olekut nimetatakse 'HIGH-Z' või 'HI-Z'.

puhvertristaat

Ülaltoodu on kolmseisundilise puhvri samaväärne vooluring. Lubamisnõel võib väljundi sisendist ühendada või lahti ühendada.

Tri-state puhvrit on nelja tüüpi:
• Aktiivne kolmeastmeline puhver HIGH
• Aktiivne kolme oleku puhver LOW
• Aktiivne kolmeastmeline puhver 'HIGH'
• Aktiivne kolmemoodiline puhver 'LOW'
Vaatame neid kõiki järjestikku.

Aktiivne kolmeastmeline puhver HIGH

digitaalse puhvri aktiivne kõrge olek

Aktiivses kolmeastmelises puhvris “HIGH” (näiteks: 74LS241) ühendatakse väljundnupp sisendnõelaga, kui rakendame lubamistihvtile “HIGH” või “1” või positiivset signaali.

Kui rakendame lubamisnõelale „LOW“ või „0“ või negatiivse signaali, lahutatakse väljund sisendist ja läheb „HI-Z“ olekusse, kus väljund ei reageeri sisendile ja väljund on avatud ahela olekus.

Aktiivne kolme oleku „LOW“ puhver

avtive low tri olek

Siin ühendatakse väljund sisendiga, kui rakendame lubamisnõelale 'LOW' või '0' või negatiivset signaali.
Kui rakendame tihvti lubamiseks 'HIGH' või '1' või positiivset signaali, eraldatakse väljund sisendist ja väljund on 'HI-Z' olekus / avatud vooluahelas.

Tõe tabel:

Aktiivne kolmeastmeline puhver 'HIGH'

Aktiivses 'HIGH' inverteerivas Tri-state puhvris (näide: 74LS240) toimib värav loogika 'NOT' väravana, kuid koos lubamisnõelaga.

Kui rakendame lubamissisendis „HIGH“ või „1“ või positiivset signaali, aktiveeritakse värav ja toimib nagu tavaline loogika „NOT“ värav, kus selle väljund on sisendi inversioon / komplementaarne.
Kui rakendame lubamistihvtile “LOW” või “0” või negatiivse signaali, on väljund HI-Z või avatud vooluahelas.

Tõe tabel:

Aktiivne kolmeseisuline puhver „LOW“:

digitaalse puhvri aktiivne madal olek

Aktiivses kolmemoodilise puhvri „LOW“ inverteerimisel toimib värav loogika „EI“ väravana, kuid lubamisnõelaga.

Kui rakendame nööpnõela lubamiseks „LOW“ või „0“ või negatiivset signaali, aktiveerub värav ja töötab nagu tavaline loogika „NOT“ värav.
Kui rakendame tihvti lubamiseks 'HIGH' või '1' või positiivset signaali, on väljundnupp 'HI-Z' olekus / avatud vooluahelas.

Tõe tabel:

Kolmeastmeline puhvri kontroll:

Ülaltoodust nägime, et puhver suudab pakkuda digitaalset võimendust ja kolmeseisundilised puhvrid võivad oma väljundi sisendist täielikult lahti ühendada ja anda avatud ahela oleku.

Selles osas tutvume kolmese oleku puhvri rakendamisega ja selle kasutamisega digitaalsetes ahelates andmeside tõhusaks haldamiseks.

Digitaalahelates võime leida andmeid kandva andmesiini / juhtmeid, mis kannavad igasuguseid andmeid ühes siinis, et vähendada juhtmete ülekoormust / vähendada PCB jälgi ja vähendada ka tootmiskulusid.

Bussi mõlemas otsas on ühendatud mitu loogikaseadet, mikroprotsessorid ja mikrokontrollerid, mis üritavad üksteist samaaegselt suhelda, mis loob midagi, mida nimetatakse vaidluseks.

Tüli tekib vooluringis, kui mõned siinis olevad seadmed ajavad samaaegselt 'HIGH' ja mõned seadmed 'LOW', mis põhjustab lühise ja kahjustab vooluahelat.

Kolmeastmeline puhver võib sellist vaidlust vältida ning andmeid bussi kaudu korralikult saata ja vastu võtta.

Kolmeastmeline puhvri andmesiini juhtimine:

Kolmeseisundilist puhvrit kasutatakse loogikaseadmete, mikroprotsessorite ja mikrokontrollerite eraldamiseks üksteisest andmesiinis. Dekooder lubab andmeid siini kaudu edastada ainult ühel kolmeseisulise puhvri komplektil.

Oletame, et andmekogum “A” on ühendatud mikrokontrolleriga, andmekogum “B” mikroprotsessoriga ja andmekogum “C” mõnes loogikalülituses.

Ülaltoodud skeemil on kõik puhvrid aktiivsed kõrge kolmeastmelised puhvrid.

Kui dekooder määrab ENA “HIGH”, on andmekogum “A” lubatud, saab nüüd mikrokontroller andmeid siini kaudu saata.

Ülejäänud kahest andmekogumist “B” ja “C” on “HI-Z” või väga suure impedantsiga olek, mis isoleerib mikroprotsessori ja loogilised ahelad elektriliselt siinist, mida mikrokontroller praegu kasutab.

Kui dekooder määrab ENB „HIGH“, saab andmekogum „B“ andmeid siini kaudu saata ja ülejäänud andmekogumid „A“ ja „C“ on siinist eraldatud „HI-Z“ olekus. Samamoodi ka siis, kui andmekogum „C” on lubatud.

Andmesiini kasutab vaidluste vältimiseks keegi andmekogumitest „A”, „B” või „C” antud ajahetkel.

Samuti saame luua kahepoolse (kahesuunalise) side, ühendades kaks kolmeseisulist puhvrit paralleelselt ja vastassuunas. Lubamisnõelu saab kasutada suuna juhtimiseks. Sellisteks rakendusteks võib kasutada IC 74245.

Siin on levinum digitaalsete puhvrite ja kolme oleku puhvrite loend:

• 74LS07 Hex mitteinverteeriv puhver
• 74LS17 kuuskantpuhver / draiver
• 74LS244 kaheksapuhver / liinidraiver
• 74LS245 kaheksasuunaline kahesuunaline puhver
• CD4050 Hex mitteinverteeriv puhver
• CD4503 Hex kolmeseisuline puhver
• HEF40244 kolmeastmeline oktaalpuhver

See lõpetab meie arutelu digitaalsete puhvrite töö ja nende erinevate digitaalsete konfiguratsioonide üle. Loodetavasti aitas see teil üksikasjadest hästi aru saada. Kui teil on lisaküsimusi või ettepanekuid, väljendage palun oma küsimusi kommentaaride jaotises, mis võib teile kiire vastuse saada.




Eelmine: Kuidas toimivad loogikaväravad Järgmine: diagrammide ja valemitega üles- ja allaklapitakistite mõistmine