Digital buffert - Arbete, definition, sanningstabell, dubbel inversion, fläkt

Ett buffertsteg är i grunden ett förstärkt mellansteg som gör att ingångsströmmen når utgången utan att påverkas av utmatningsbelastningen.

I det här inlägget kommer vi att försöka förstå vad digitala buffertar är, och vi kommer att ta en titt på dess definition, symbol, sanningstabell, dubbel inversion med hjälp av logisk 'INTE' -port, digital buffertfläkt ut fläkt in, tri-state buffert, tri state buffert switch ekvivalent, Aktiv “HIGH” tri-state buffert, Aktiv “HIGH” inverterande tri-state buffert, Aktiv “LOW” state tri-state buffert, Aktiv “LOW” inverterande Tri-state buffert, tri-state buffertkontroll , tri-state buffertdatabussstyrning och slutligen tar vi en översikt över allmänt tillgängliga digitala buffert- och tri-state-buffert-IC: er.

I ett av de tidigare inläggen lärde vi oss om logiken 'NOT' gate som också kallas digital inverter. I en NOT-gate är utgången alltid komplement till ingången.

Så, om ingången är “HÖG” blir utgången “LÅG”, om ingången är “LÅG” blir utgången “HÖG”, så detta kallas som inverter.

Det kan finnas en situation där utgången måste separeras eller isoleras från ingången, eller i fall där ingången kan vara ganska svag och måste driva belastningar som kräver högre ström utan att invertera polariteten hos signalen med hjälp av ett relä eller transistor etc. I sådana situationer blir digitala buffertar användbara och tillämpas effektivt som buffertar mellan signalkällan och det faktiska belastningsdrivsteget.

Sådan logiska grindar som kan leverera signalutgång samma som ingång och fungera som mellanliggande buffertsteg kallas digital buffert.

En digital buffert utför inte någon inversion av den matade signalen och den är inte heller en 'beslutsfattande' enhet, som logisk 'INTE' -grind, utan ger samma utgång som ingång.

Illustration av digital buffert:

Ovanstående symbol liknar den logiska 'INTE' grinden utan 'o' vid spetsen av triangeln, vilket innebär att den inte utför någon inversion.

Den booleska ekvationen för den digitala bufferten är Y = A.

“Y” är ingången och “A” -utgången.

Sanningstabell:

Dubbel inversion med hjälp av logiska 'NOT' -portar:

En digital buffert kan konstrueras med två logiska 'NOT' -portar på följande sätt:

Ingångssignalen inverteras först av den första NOT-grinden på vänster sida och den inverterade signalen inverteras sedan ytterligare av nästa “NOT” -grind på höger sida, vilket gör utgången densamma som ingången.

Varför digitala buffertar används

Nu kan du skrapa huvudet varför den digitala bufferten till och med finns, den gör inte någon operation som andra logiska grindar, vi kan bara kasta den digitala bufferten ur en krets och ansluta en bit tråd ...…. Rätt? Nåväl inte riktigt.

Här är svaret : En logisk grind kräver ingen hög ström för att utföra några operationer. Det kräver bara en spänningsnivå (5V eller 0V) vid låg ström räcker.

Alla typer av logiska grindar stöder främst en inbyggd förstärkare så att utgången inte är beroende av insignaler. Om vi ​​kaskadiserar två logiska 'INTE' grindar i serie får vi samma signalpolaritet som ingång vid utgångsstiftet, men med relativt högre ström. Med andra ord fungerar digital buffert som en digital förstärkare.

En digital buffert kan användas som ett isoleringssteg mellan signalgeneratorstegen och drivstegen, det hjälper också till att förhindra impedans som påverkar en krets från en annan.

En digital buffert kan ge högre strömförmåga som kan användas för att driva växlingstransistorer mer effektivt.

Den digitala bufferten ger högre förstärkning som också kallas 'fan-out' -funktion.

Funktion för digital buffertfläkt:

FAN-OUT : Fan-out kan definieras som antalet logiska grindar eller digitala IC: er som kan drivas parallellt av en digital buffert (eller någon digital IC).

En typisk digital buffert har fan-out på 10, vilket betyder att den digitala bufferten kan driva 10 digitala IC parallellt.

FAN-IN : Fan-in är antalet digitala ingångar som kan accepteras av den digitala logikgrinden eller digital IC.

I ovanstående schema har den digitala bufferten fan-in på 1, vilket betyder en ingång. En '2-ingångs' logisk 'OCH' -port har fan-in på två och så vidare.

Från ovanstående schema är en buffert ansluten till de 3 ingångarna till tre olika logiska grindar.

Om vi ​​bara ansluter en bit tråd i stället för bufferten i ovanstående krets kanske ingångssignalen inte har tillräcklig ström och orsakar att spänningen faller över grindarna och kanske inte ens känner igen signalen.

Så avslutningsvis används en digital buffert för att förstärka en digital signal med högre strömutgång.

Tri-state buffert

Nu vet vi vad en digital buffert gör och varför den finns i elektroniska kretsar. Dessa buffertar har två tillstånd “HIGH” och “LOW”. Det finns en annan typ av buffert som kallas 'Tri-state buffer'.

Denna buffert har en extra stift som kallas 'Aktivera stift'. Med hjälp av aktiveringsstiftet kan vi ansluta eller koppla bort utgången från ingången elektroniskt.

Som en vanlig buffert fungerar den som digital förstärkare och ger utsignalen samma som insignalen, den enda skillnaden är att utgången kan anslutas elektroniskt och kopplas bort från aktiveringsstiftet.

Så ett tredje tillstånd införs, i detta är utgången varken 'HÖG' eller 'LÅG' utan ett öppet kretsläge eller hög impedans vid utgången och svarar inte på insignalerna. Detta tillstånd kallas 'HIGH-Z' eller 'HI-Z'.

Ovanstående är ekvivalent krets för tri-state-bufferten. Aktiveringsstiftet kan ansluta eller koppla bort utgången från ingången.

Det finns fyra typer av Tri-state buffert:
• Aktiv “HIGH” Tri-state buffert
• Aktiv “LÅG” Tri-state buffert
• Aktiv “HÖG” inverterande tri-state-buffert
• Aktiv “LÅG” inverterande tri-state-buffert
Låt oss se var och en av dem i följd.

Aktiv “HÖG” tri-state buffert

I den aktiva ”HIGH” tri-state bufferten (till exempel: 74LS241) blir utgångsstiftet anslutet till ingångsstiftet när vi applicerar “HÖG” eller “1” eller positiv signal vid aktiveringsstiftet.

Om vi ​​applicerar “LÅG” eller “0” eller negativ signal på aktiveringsstiftet, kopplas utgången från ingången och går till “HI-Z” -läget där utgången inte svarar på ingången och utgången kommer att vara i öppen krets.

Aktiv 'LOW' tri-state buffert

Här kommer utgången att anslutas till ingången när vi applicerar “LÅG” eller “0” eller negativ signal vid aktiveringsstiftet.
Om vi ​​använder “HÖG” eller “1” eller positiv signal för att aktivera stift, kopplas utgången från ingången och utgången kommer att vara i “HI-Z” -läge / öppen krets.

Sanningstabell:

Aktiv “HÖG” inverterande tri-state buffert

I aktiv 'HÖG' inverterande Tri-state-buffert (exempel: 74LS240) fungerar grinden som logisk 'INTE' -grind men med aktiveringsstiftet.

Om vi ​​tillämpar “HÖG” eller “1” eller positiv signal vid aktiveringsingången aktiveras grinden och fungerar som en vanlig logisk “INTE” grind där dess utgång är inversion / komplement till ingången.
Om vi ​​applicerar “LÅG” eller “0” eller negativ signal på aktiveringsstiftet kommer utgången att vara i “HI-Z” eller öppen krets.

Sanningstabell:

Aktiv “LÅG” inverterande tri-state-buffert:

I aktiv 'LÅG' inverterande tri-state-buffert fungerar grinden som logisk 'INTE' -grind men med aktiveringsstift.

Om vi ​​använder “LÅG” eller “0” eller negativ signal för att aktivera stift, aktiveras grinden och fungerar som vanlig logisk “INTE” grind.
Om vi ​​använder “HÖG” eller “1” eller positiv signal för att aktivera stift, kommer utgångsstiftet att vara i “HI-Z” -läge / öppen krets.

Sanningstabell:

Tri-state buffertkontroll:

Från ovanstående såg vi att en buffert kan tillhandahålla digital förstärkning och tri-state buffertar kan helt koppla bort dess utsignal från ingången och ge tillstånd för öppen krets.

I det här avsnittet lär vi oss om tillämpningen av tri-state-bufferten och hur den används i digitala kretsar för effektiv hantering av datakommunikation.

I digitala kretsar kan vi hitta en databuss / ledningar som bär data, de bär alla typer av data i en enda buss för att minska trängsel i ledningar / minska PCB-spår och även minska tillverkningskostnader.

I varje ände av bussen är flera logiska enheter, mikroprocessorer och mikrokontroller anslutna som försöker kommunicera varandra samtidigt vilket skapar något som kallas strid.

Strid uppstår i en krets när vissa enheter i en buss driver “HIGH” och vissa enheter driver “LOW” samtidigt vilket orsakar kortslutning och orsakar skador i en krets.

Tri-state buffert kan undvika sådant strid och korrekt skicka och ta emot data via en buss.

Tri-state bufferten används för att isolera logiska enheter, mikroprocessorer och mikrokontroller från varandra i en databuss. En avkodare tillåter endast en uppsättning tri-state buffertar att skicka data genom bussen.

Säg om datamängden 'A' är ansluten till en mikrokontroller, datamängden 'B' till en mikroprocessor och datamängden 'C' till vissa logiska kretsar.

I ovanstående schemat är alla buffertar aktiv hög tri-state buffert.

När avkodaren ställer in ENA 'HÖG' är datamängden 'A' aktiverad, nu kan mikrokontrollern skicka data via bussen.

Resten av de två datamängderna 'B' och 'C' är i 'HI-Z' eller i mycket hög impedans, vilket elektriskt isolerar mikroprocessorn och de logiska kretsarna från bussen, som för närvarande används av mikrokontrollern.

När avkodaren ställer in ENB 'HÖG' kan datamängden 'B' skicka data över bussen och resten av datamängderna 'A' och 'C' isoleras från bussen i 'HI-Z' -tillstånd. På samma sätt, för när datamängden 'C' är aktiverad.

Databussen används av någon av datamängderna “A” eller “B” eller “C” vid en given tidpunkt för att förhindra tvist.

Vi kan också skapa dubbelsidig (dubbelriktad) kommunikation genom att ansluta två tri-state buffertar parallellt och i motsatt riktning. Aktiveringsstiftet kan användas som riktningskontroll. För sådana applikationer kan IC 74245 användas.

Här är den allmänt tillgängliga listan över digitala buffertar och Tri-state buffertar:

• 74LS07 Hex icke-inverterande buffert
• 74LS17 Hexbuffert / drivrutin
• 74LS244 Octal Buffer / Line Driver
• 74LS245 oktal dubbelriktad buffert
• CD4050 Hex icke-inverterande buffert
• CD4503 Hex Tri-state Buffer
• HEF40244 Tri-state Octal Buffer

Detta avslutar vår diskussion om hur digitala buffertar fungerar och deras olika digitala konfigurationer, jag hoppas att det hjälpte dig att förstå detaljerna. Om du har ytterligare frågor eller förslag, vänligen uttrycka dina frågor i kommentarsektionen så kan du få ett snabbt svar.