Bufor cyfrowy-Czasami obwód może wymagać odizolowania bramek logicznych obwodu bez polegania na falowniku. Właśnie tam bufor cyfrowy zapewnia korzyści. Nie tylko zapewnia możliwości izolacji, ale także zwiększa siłę sygnału obwodu. Jest to skuteczne podejście, ponieważ zapewnia optymalną wydajność obwodu. Zasadniczo przenoszą one również napięcie z jednego obwodu do drugiego. Celem jest zrozumienie bufora cyfrowego, a jego funkcjonalność może wydawać się przytłaczająca. W WellPCB poprowadzimy we właściwym kierunku w kierunku buforów cyfrowych. Więc zacznijmy!
Bufor cyfrowy-Co to są bufory cyfrowe?
(Symbol bufora cyfrowego)
Bufor cyfrowy, inaczej nazywany buforem napięciowym, służy jako element układu elektronicznego. Generalnie izoluje od siebie zarówno źródła wejściowe, jak i wyjściowe. Podczas procesu izolacji bufor napięciowy podaje napięcie odpowiadające jego napięciu wejściowemu. Może również odjąć napięcie od obwodu. W rezultacie przepływa przez nią minimalny prąd bez ingerencji w obwód główny, chroniąc go przed uszkodzeniem. Zazwyczaj wymagają one niskiego poziomu napięcia, idealnego przy 0V lub 5V.
(Zdjęcie przedstawiające przekaźnik)
Co więcej, pomaga to zapobiegać zmianie źródła sygnału przez obciążenia, takie jak lampy, przekaźniki i solenoidy. Bufory cyfrowe zapewniają również funkcje sterowania włączaniem i wyłączaniem transmisji danych dla typowych aplikacji, takich jak rejestry, przerzutniki i sterowniki magistrali, co czyni je niezwykle ważnymi. Składają się z zacisków wyjściowych, które dostarczają wysoki lub niski sygnał, w zależności od jego wartości wejściowej.
Dlaczego powinniśmy używać bufora cyfrowego?
(Bufor cyfrowy przenosi napięcie z jednego obwodu do następnego.)
Bufory cyfrowe przesyłają napięcie z wysokiej impedancji wyjściowej do drugiego obwodu o niskiej impedancji wejściowej. Zapobiegnie to zakłóceniu obwodu głównego przez wysoką impedancję. Dodatkowo zwiększa wydajność prądową, dzięki czemu tranzystory przełączające działają wydajniej.
Bufor cyfrowy-Rodzaje buforów cyfrowych
Obecnie istnieją dwa główne bufory cyfrowe: pojedynczy bufor napięcia wejściowego i trójstanowy bufor cyfrowy.
Pojedynczy bufor napięcia wejściowego
Bufory napięciowe z pojedynczym wejściem nie wykonują inwersji ani modyfikacji sygnału wejściowego. Istnieją dwa typy, bufor odwracający i bufor nieodwracający.
Bufor cyfrowy-Bufor odwracający
Bufor odwracający konfiguruje się do stanu przeciwnego do źródła wejściowego. Na przykład ustawi wejście na wysoki, jeśli wyjście ustawi się na niski. Typowe zastosowania falownika obejmują automaty stanów, dekodery i różne inne urządzenia cyfrowe.
Bufor nieodwracający
Jak sama nazwa wskazuje, bufor nieodwracający nie wykonuje inwersji. W takim przypadku jego wejście będzie pobierać WYSOKIE lub NISKI NAPIĘCIE i wyprowadzać jego wartość. Wejście określa, czy zacisk wyjściowy dostarcza wartość HIGH lub LOW. W tym stanie wyjście ustawia się tak długo, jak ustawia się wejście.
Bufor cyfrowy-Trójstanowy bufor cyfrowy
Bufor trójstanowy, który służy jako przełącznik kontroli wejścia, elektronicznie odcina wyjście od obwodu wejściowego. Odbywa się to poprzez pin wejściowy sygnału zezwolenia lub sterowanie zewnętrzne. W efekcie sygnał sterujący działa jako sygnał logiczny 0 lub logiczny 1, wprowadzając bufor trójstanowy w stan, w którym wyjście działa normalnie. Może również wejść w inny stan, który odłącza lub blokuje jego wyjście.
Następnie wyjście wyłącza się w trzecim stanie, powodując otwarcie obwodu. Dzięki temu wyjście nie jest ustawione zbyt wysoko ani zbyt nisko. Zamiast tego wytwarza wysoką impedancję, zwaną HIGH-Z lub HI-Z, nie reagującą na sygnał wejściowy. W efekcie prąd z zasilania pozostaje zablokowany.
Poniżej opisaliśmy również trzy rodzaje trójstanowych buforów cyfrowych:
Aktywny wysoki bufor cyfrowy trójstanowy
Wyjście łączy się z wejściem po podaniu wysokiego sygnału dodatniego na pin enable. To wyzwala aktywny wysoki bufor trójstanowy.
Podanie niskiego lub ujemnego sygnału na pin enable powoduje odłączenie wyjścia od wejścia. Następnie ustawia się ono w stan HI-Z, zmuszając wyjście do pozostania bez reakcji na wejście. W międzyczasie wyjście konfiguruje się do stanu obwodu otwartego.
Aktywny niski trójstanowy bufor cyfrowy
W aktywnym niskim buforze trójstanowym, wyjście łączy się z wejściem. Co więcej, następuje to po przyłożeniu niskiego lub ujemnego sygnału do pinu enable. Jednak przyłożenie wysokiego lub dodatniego sygnału do pinu enable zapewnia inny efekt. Powoduje ono bowiem, że wyjście odłącza się od wejścia. Następnie wyjście wchodzi w stan obwodu otwartego pozostając w stanie HI-Z.
Bufor cyfrowy-Odwrócony trójstanowy bufor cyfrowy
Podczas aktywnego bufora tri-state, bramka i pin enable działają jako bramka logiczna NOT. Podanie wysokiego lub dodatniego sygnału na pin enable powoduje jego aktywację. Od tego momentu działa on podobnie jak normalna bramka logiczna. Ten stan powoduje, że wyjście jest odwrotne do wejścia. Jeśli pin zezwolenia otrzyma niski lub ujemny sygnał, wyjście skonfiguruje się do obwodu otwartego lub HI-Z.
Bufor cyfrowy-Jakie jest przeznaczenie bramki buforowej?
(Obrazek przedstawiający symbol bramki buforowej)
Rolą bramki buforowej jest wzmocnienie sygnału w obwodzie. Osiąga to poprzez poprawę wydajności prądowej słabego sygnału, zapewniając mu możliwość napędzania obciążenia. Generalnie obwody buforowe zawierają trójkąt bez bańki inwertera na zacisku wyjściowym. Bufory mogą również tworzyć się na wyjściu otwartego kolektora. Sygnały analogowe, takie jak czujniki, mogą łączyć się z wejściami cyfrowymi poprzez jego bramkę.
Jaka jest różnica między buforem a inwerterem
(Obrazek przedstawiający przykład inwertera na obwodzie)
Inwerter wykonuje proces inwersji sygnału wejściowego obwodu z sygnałem wyjściowym. Na przykład ustawia wyjście na HIGH, gdy wejście skonfiguruje się na LOW. I, zmusza wyjście do LOW, gdy wejście ustawia się na HIGH. Tymczasem bufor nieznacznie poprawia siłę sygnału.
Bufor cyfrowy-Zastosowania bufora cyfrowego
Obwody sterujące: Przydatne w metrze, samolotach i procesach produkcyjnych.
(Bufory cyfrowe są powszechne w metrze)
Obwody pomiaru temperatury: Przykłady obwodów pomiaru temperatury obejmują kotły i samoloty latające w zimnym obszarze.
(Kotły zawierają bufor cyfrowy do pomiaru temperatury)
Obwody tensometryczne: Mierzą one defekty występujące w skrzydłach samolotów, mostach i belce dwuteowej budynku.
(Bufor cyfrowy może pomóc w pomiarze defektów znalezionych w skrzydłach samolotów).
Podsumowanie
Ogólnie rzecz biorąc, bufor napięcia przenosi napięcie z obwodu o wysokiej impedancji do innego obwodu o niskiej impedancji. Dodatkowo wzmacnia on sygnał obwodu poprzez wzmocnienie. Jednym z głównych celów jest odizolowanie od siebie źródeł wejściowych i wyjściowych obwodu. W efekcie napięcie zmniejsza się lub dopasowuje do wejścia. Osiągnięcie tego pozwala na przepływ minimalnego prądu, jednocześnie chroniąc główny obwód. Ponadto bufory cyfrowe są kluczowe dla rejestrów, ponieważ zapewniają możliwości kontroli transferu danych w trybie on-off.
Masz jakieś pytania dotyczące buforów cyfrowych? Zapraszamy do kontaktu z nami!