Цифровой буфер — подробное руководство

Иногда в схеме может потребоваться изолировать логические элементы схемы, не полагаясь на инвертор. Именно здесь цифровой буфер дает преимущества. Он не только предлагает возможности изоляции, но также повышает мощность сигнала цепи. Это эффективный подход, поскольку он обеспечивает оптимальную работу схемы. Как правило, они также передают напряжение из одной цепи в другую. Целью является понимание цифрового буфера, и его функциональность может показаться ошеломляющей. В WellPCB мы направим вас в правильном направлении к цифровым буферам. Итак, приступим!

Что такое цифровые буферы?

(символ цифрового буфера)

Источник:Викисклад

Цифровой буфер, иначе называемый буфером напряжения, служит элементом электронной схемы. Как правило, он изолирует источники ввода и вывода друг от друга. В процессе изоляции буфер напряжения подает напряжение, соответствующее его входному напряжению. Он также может вычитать напряжение из цепи. В результате через него проходит минимальный ток, не мешая основной цепи, что защищает ее от повреждений. Как правило, для них требуется низкий уровень напряжения, в идеале 0 В или 5 В.

(Изображение, показывающее реле)

Кроме того, это помогает предотвратить изменение источника сигнала из-за нагрузок, таких как лампы, реле и соленоиды. Цифровые буферы также обеспечивают возможность управления включением и выключением передачи данных для обычных приложений, таких как регистры, триггеры и драйверы шины, что делает их чрезвычайно важными. Они состоят из выходных клемм, которые выдают высокий или низкий сигнал в зависимости от его входного значения.

Зачем нам использовать цифровой буфер?

(Цифровой буфер передает напряжение от одной цепи к другой.)

Цифровые буферы передают напряжение с высокого выходного импеданса на второй контур с низким входным импедансом. Это предотвратит нарушение главной цепи высоким импедансом. Кроме того, он увеличивает допустимый ток, повышая эффективность работы переключающих транзисторов.

Типы цифровых буферов

В настоящее время существует два основных цифровых буфера:буфер с одним входным напряжением и цифровой буфер с тремя состояниями.

Один входной буфер напряжения

Буферы напряжения с одним входом не выполняют инвертирование или модификацию входного сигнала. Существует два типа:инвертирующий буфер и неинвертирующий буфер.

Инвертирующий буфер

Инвертирующий буфер настраивается на состояние, противоположное входному источнику. Например, для входа будет установлено высокое значение, если для выхода установлено низкое значение. Общие приложения для инвертора включают конечные автоматы, декодеры и различные другие цифровые устройства.

Неинвертирующий буфер

Как следует из названия, неинвертирующий буфер не выполняет инверсию. В этом случае его вход будет потреблять ВЫСОКОЕ или НИЗКОЕ напряжение и выводить его значение. Вход определяет, выдает ли выходная клемма ВЫСОКОЕ или НИЗКОЕ значение. В этом случае выходной сигнал устанавливается таким же высоким, как и входной.

Цифровой буфер с тремя состояниями

Буфер с тремя состояниями, который служит переключателем управления входом, электронным образом отключает выход от входной цепи. Это происходит через входной контакт сигнала включения или внешнее управление. По сути, управляющий сигнал действует как сигнал логического 0 или логической 1, переводя буфер с тремя состояниями в состояние, при котором выход работает нормально. Он также может войти в другое состояние, которое отключает или блокирует его выход.

Затем выход отключается в третьем состоянии, в результате чего цепь размыкается. В результате выходной сигнал не устанавливается слишком высоким или низким. Вместо этого он создает высокое сопротивление, называемое HIGH-Z или HI-Z, не реагирующее на входной сигнал. По сути, ток от источника питания остается заблокированным.

Мы также подробно описали три типа цифровых буферов с тремя состояниями ниже:

Активный цифровой буфер с тремя состояниями

Выходной контакт будет подключен к входному контакту после подачи высокого положительного сигнала на контакт включения. Это запускает активный высокий буфер с тремя состояниями.

Подача низкого или отрицательного сигнала на вывод разрешения приводит к отключению выхода от входа. После этого он переходит в состояние HI-Z, заставляя выход оставаться невосприимчивым к входу. Тем временем выход настраивается на состояние разомкнутой цепи.

Активный цифровой буфер низкого уровня с тремя состояниями

В активном нижнем буфере с тремя состояниями выход соединяется со входом. Причем это происходит после подачи низкого или отрицательного сигнала на вывод разрешения. Однако подача высокого или положительного сигнала на вывод включения дает другой эффект. Это потому, что это приводит к тому, что выход отключается от входа. Затем выход переходит в состояние разомкнутой цепи, оставаясь при этом в состоянии HI-Z.

Iинвертирование цифрового буфера с тремя состояниями

Во время активного буфера с тремя состояниями вентиль и вывод разрешения функционируют как вентиль логического НЕ. Подача высокого или положительного сигнала на контакт включения приводит к его активации. Оттуда он будет работать аналогично обычному логическому элементу. Это условие заставляет выход инвертировать вход. Если контакт включения получает низкий или отрицательный сигнал, выход будет настроен на разомкнутую цепь или HI-Z.

Какова цель буферных ворот?

(Изображение, показывающее символ буферных ворот)

Источник:Викисклад

Роль буферного затвора заключается в усилении сигнала в цепи. Это достигается путем улучшения пропускной способности слабого сигнала по току, предоставляя ему возможности управления нагрузкой. Как правило, буферные схемы содержат треугольник без кружка инвертора на выходной клемме. Буферы могут образовываться и на выходе с открытым коллектором. Аналоговые сигналы, такие как датчики, могут подключаться к цифровым входам через вентиль.

В чем разница между буфером и инвертором

(Изображение, показывающее пример инвертора в цепи)

Источник:Викисклад

Инвертор выполняет процесс инверсии входного сигнала схемы с выходным. Например, он устанавливает выход на ВЫСОКИЙ, когда вход настроен на НИЗКИЙ. И это заставит выход быть НИЗКИМ, когда вход установится на ВЫСОКИЙ. Между тем, буфер немного улучшает силу сигнала.

Применение цифрового буфера

Цепи управления:полезны для метро, ​​самолетов и производственных процессов.

(Цифровые буферы распространены в метро)

Цепи измерения температуры. Примеры цепей измерения температуры включают бойлеры и самолеты, летящие в холодную зону.

(Котлы содержат цифровой буфер для измерения температуры)

Цепи тензодатчиков:они измеряют дефекты, обнаруженные в крыльях самолетов, мостах и ​​двутавровых балках здания.

(Цифровой буфер может помочь измерить дефекты, обнаруженные в крыльях самолета.)

Обзор

В целом, буфер напряжения передает напряжение от цепи с высоким импедансом к другой цепи с низким импедансом. Кроме того, это усилит сигнал схемы за счет усиления. Одной из основных целей является изоляция входных и выходных источников схемы друг от друга. По сути, напряжение уменьшается или соответствует входному сигналу. Достижение этого обеспечивает минимальный ток, протекающий при защите главной цепи. Кроме того, цифровые буферы имеют решающее значение для регистров, поскольку они обеспечивают возможность управления передачей данных в режиме on-off.

У вас есть вопросы о цифровых жучках? Свяжитесь с нами!