Penyangga Digital - Bekerja, Definisi, Jadual Kebenaran, Penukaran Berganda, Kipas

Cuba Instrumen Kami Untuk Menghapuskan Masalah





Tahap penyangga pada dasarnya adalah tahap perantaraan yang diperkuat yang membolehkan arus input mencapai output tanpa terpengaruh oleh pemuatan output.

Dalam catatan ini kita akan cuba memahami apa itu penyangga digital, dan kita akan melihat definisi, simbol, jadual kebenaran, penyongsangan berganda menggunakan logik 'TIDAK' gerbang, kipas penyokong penyokong digital masuk, penyangga tiga keadaan, suis buffer tri state setara, buffer tri-state Aktif 'TINGGI', buffer tri-keadaan aktif 'TINGGI', buffer tri-keadaan aktif 'RENDAH', Aktif 'LOW' membalikkan buffer Tri-keadaan, kawalan buffer tri-keadaan , tri-state buffer data bus control dan akhirnya kami akan mengambil gambaran keseluruhan mengenai buffer digital dan tri-buffer IC yang tersedia.



Di salah satu catatan sebelumnya, kami belajar mengenai logik 'NOT' gate yang juga disebut digital inverter. Dalam pintu gerbang NOT selalu menjadi pelengkap input.

Jadi, jika input 'TINGGI' output berubah menjadi 'RENDAH', jika input 'RENDAH' output berubah menjadi 'TINGGI', jadi ini disebut sebagai penyongsang.



Mungkin ada situasi di mana output perlu dipisahkan atau diasingkan dari input, atau dalam keadaan di mana input mungkin agak lemah dan perlu menggerakkan beban yang memerlukan arus yang lebih tinggi tanpa membalikkan polaritas isyarat menggunakan relay, atau transistor dll. Dalam situasi seperti itu, penyangga digital menjadi berguna dan berkesan digunakan sebagai penyangga antara sumber isyarat dan tahap pemacu muatan sebenar.

Seperti itu gerbang logik yang dapat memberikan output isyarat sama dengan input dan bertindak sebagai tahap penyangga menengah disebut penyangga digital.

Penyangga digital tidak melakukan pembalikan isyarat yang diberi dan ia juga bukan peranti 'membuat keputusan', seperti logik 'TIDAK' gerbang, tetapi memberikan output yang sama dengan input.

Ilustrasi Penyangga Digital:

penimbal digital

Simbol di atas mirip dengan logik pintu 'TIDAK' tanpa tanda 'o' di hujung segitiga, yang bermaksud bahawa ia tidak melakukan pembalikan.

Persamaan Boolean untuk penyangga digital ialah Y = A.

'Y' adalah input dan output 'A'.

Jadual kebenaran:

Pembalikan Berganda menggunakan pintu logik 'TIDAK':

Penyangga digital boleh dibina menggunakan dua pintu logik 'TIDAK' dengan cara berikut:

litar penyangga digital yang menunjukkan penyongsangan berganda

Isyarat input pertama kali dibalikkan oleh gerbang NOT pertama di sebelah kiri dan isyarat terbalik kemudian dibalikkan lagi oleh gerbang 'NOT' seterusnya di sebelah kanan, yang menjadikan output sama dengan input.

Mengapa Penyangga Digital Digunakan

Sekarang anda mungkin menggaru kepala anda mengapa penyangga digital itu ada, ia tidak melakukan operasi seperti pintu logik lain, kita hanya boleh membuang penyangga digital dari litar dan menyambungkan sekeping wayar ……. Betul? Tidak juga.

Inilah jawapannya : Pintu logik tidak memerlukan arus yang tinggi untuk melakukan sebarang operasi. Ia hanya memerlukan tahap voltan (5V atau 0V) pada arus rendah sudah mencukupi.

Semua jenis gerbang logik terutamanya menyokong penguat yang terpasang sehingga outputnya tidak bergantung pada isyarat input. Sekiranya kita merangkumi dua pintu logik 'TIDAK' secara logik, kita akan mendapat polaritas isyarat yang sama seperti input pada pin output tetapi, dengan arus yang lebih tinggi. Dengan kata lain penyangga digital berfungsi seperti penguat digital.

Penyangga digital boleh digunakan sebagai tahap pengasingan antara tahap penjana isyarat dan tahap pemacu juga membantu mencegah impedansi yang mempengaruhi satu litar dari yang lain.

Penyangga digital dapat memberikan keupayaan arus yang lebih tinggi yang dapat digunakan untuk menggerakkan transistor beralih dengan lebih cekap.

Penyangga digital memberikan penguatan yang lebih tinggi yang juga disebut kemampuan 'fan-out'.

Keupayaan kipas penyangga digital:

kipas penyangga digital keluar

FAN-OUT : Fan-out dapat didefinisikan sebagai jumlah gerbang logik atau IC digital yang dapat didorong secara selari oleh penyangga digital (atau IC digital apa pun).

Penyangga digital khas mempunyai kipas 10, yang bermaksud penyangga digital dapat memacu 10 IC digital secara selari.

PEMINAT : Fan-in adalah jumlah input digital yang dapat diterima oleh gerbang logik digital atau IC digital.

Dalam skema di atas penyangga digital mempunyai kipas 1, yang bermaksud satu input. Gerbang 'AND' logik '2-input' mempunyai kipas dua dan seterusnya.

Dari skema di atas penyangga disambungkan ke 3 input dari tiga pintu logik yang berbeza.

Sekiranya kita hanya menyambungkan sekeping wayar di tempat penyangga di litar di atas, isyarat input mungkin tidak dengan arus yang mencukupi dan menyebabkan voltan jatuh melintasi gerbang dan mungkin juga tidak mengenali isyarat.

Jadi kesimpulannya penyangga digital digunakan untuk menguatkan isyarat digital dengan output arus yang lebih tinggi.

Penampan Tri-keadaan

Sekarang kita tahu apa yang dilakukan penyangga digital dan mengapa ia wujud dalam litar elektronik. Penyangga ini mempunyai dua keadaan 'TINGGI' dan 'RENDAH'. Terdapat jenis penyangga lain yang disebut 'Penyangga tiga keadaan'.

Penyangga ini mempunyai pin tambahan yang disebut 'Aktifkan pin'. Dengan menggunakan pin membolehkan kita dapat menyambung atau memutuskan output dari input secara elektronik.

Seperti penyangga biasa, ia berfungsi sebagai penguat digital dan memberikan isyarat output sama dengan isyarat input, satu-satunya perbezaan ialah output dapat disambungkan secara elektronik dan diputuskan oleh pin pengaktifan.

Oleh itu, keadaan ketiga diperkenalkan, dalam output ini bukan 'TINGGI' atau 'RENDAH' tetapi keadaan litar terbuka atau impedans tinggi pada output dan tidak akan bertindak balas terhadap isyarat input. Keadaan ini disebut sebagai 'HIGH-Z' atau 'HI-Z'.

buffer tristate

Di atas adalah litar setara penyangga tri-keadaan. Pin membolehkan boleh menyambung atau memutuskan output dari input.

Terdapat empat jenis penyangga Tri-state:
• Penyangga tri-keadaan aktif 'TINGGI'
• Penyangga tri-keadaan aktif 'RENDAH'
• Penyangga Tri-keadaan Pembalik 'TINGGI' yang aktif
• Penyangga Tri-keadaan Aktif 'RENDAH' Membalikkan
Mari lihat masing-masing secara berurutan.

Penyangga tri-keadaan aktif 'TINGGI'

digital buffer aktif keadaan tinggi

Dalam buffer tri-state Aktif 'TINGGI' (misalnya: 74LS241) pin output disambungkan ke pin input apabila kita menerapkan 'TINGGI' atau '1' atau isyarat positif pada pin pengaktifan.

Jika kita menerapkan 'LOW' atau '0' atau sinyal negatif pada pin aktif, output akan terputus dari input dan pergi ke keadaan 'HI-Z' di mana output tidak akan bertindak balas terhadap input dan output akan berada dalam keadaan litar terbuka.

Penyangga tri-keadaan aktif 'RENDAH'

keadaan tri rendah rendah

Di sini output akan disambungkan ke input ketika kita menerapkan 'LOW' atau '0' atau sinyal negatif pada pin aktif.
Jika kita menerapkan 'HIGH' atau '1' atau signal positif untuk mengaktifkan pin, output akan terputus dari input dan output akan berada dalam keadaan 'HI-Z' / keadaan litar terbuka.

Jadual Kebenaran:

Penyangga Tri-keadaan Pembalik 'TINGGI' Aktif

Dalam buffer Tri-state pembalik 'HIGH' yang aktif (contoh: 74LS240), gerbang bertindak sebagai logik 'TIDAK' gerbang tetapi, dengan pin yang diaktifkan.

Sekiranya kita menerapkan 'TINGGI' atau '1' atau isyarat positif pada input aktif, gerbang akan diaktifkan dan bertindak seperti logik biasa 'TIDAK' gerbang di mana outputnya adalah penyongsangan / pelengkap input.
Jika kita menerapkan 'RENDAH' atau '0' atau isyarat negatif pada pin pengaktifan, output akan berada dalam 'HI-Z' atau keadaan litar terbuka.

Jadual kebenaran:

Penyangga Tri-keadaan Pembalik 'LOW' yang aktif:

digital buffer aktif keadaan rendah

Dalam penyangga Tri-state 'LOW' aktif, gerbang bertindak sebagai logik 'TIDAK' gerbang tetapi, dengan pin aktif.

Sekiranya kita menggunakan isyarat 'RENDAH' atau '0' atau negatif untuk mengaktifkan pin, gerbang akan diaktifkan dan berfungsi seperti gerbang 'TIDAK' logik biasa.
Jika kita menerapkan 'HIGH' atau '1' atau signal positif untuk mengaktifkan pin, pin output akan berada dalam keadaan 'HI-Z' / keadaan litar terbuka.

Jadual Kebenaran:

Kawalan Penyangga Tri-keadaan:

Dari perkara di atas, kita melihat bahawa penyangga dapat memberikan penguatan digital dan penyangga tri-keadaan dapat memutuskan outputnya sepenuhnya dari input dan memberikan keadaan litar terbuka.

Pada bahagian ini kita akan belajar mengenai penerapan tri-state buffer dan bagaimana ia digunakan dalam litar digital untuk menguruskan komunikasi data dengan cekap.

Dalam litar digital kita dapat menemukan bus data / wayar yang membawa data, mereka membawa semua jenis data dalam satu bus untuk mengurangkan kesesakan pendawaian / mengurangkan jejak PCB dan juga mengurangkan kos pembuatan.

Di setiap hujung bas, pelbagai peranti logik, mikropemproses dan mikrokontroler disambungkan yang cuba saling berkomunikasi secara serentak yang mewujudkan sesuatu yang disebut perbalahan.

Perbalahan berlaku dalam litar apabila beberapa peranti di dalam bas menggerakkan 'TINGGI' dan beberapa peranti menggerakkan 'RENDAH' secara serentak yang menyebabkan litar pintas dan menyebabkan kerosakan dalam litar.

Penyangga tiga keadaan dapat mengelakkan pertengkaran seperti itu dan menghantar dan menerima data dengan betul melalui bas.

Kawalan bas Data Penyangga Tri-keadaan:

Penyangga tiga keadaan digunakan untuk mengasingkan peranti logik, mikropemproses dan mikrokontroler antara satu sama lain dalam bas data. Penyahkod akan membenarkan hanya satu set penyangga tiga keadaan untuk menyampaikan data melalui bas.

Katakan jika set data 'A' dihubungkan ke mikrokontroler, set data 'B' ke mikroprosesor dan set data 'C' ke beberapa rangkaian logik.

Dalam skema di atas semua penyangga adalah penyangga tri-keadaan tinggi yang aktif.

Apabila penyahkod menetapkan ENA 'TINGGI' set data 'A' diaktifkan, sekarang mikrokontroler dapat mengirim data melalui bus.

Selebihnya dari dua set data 'B' dan 'C' berada dalam 'HI-Z' atau keadaan impedansi yang sangat tinggi yang secara elektrik mengasingkan mikropemproses dan litar logik dari bas, yang kini digunakan oleh mikrokontroler.

Apabila penyahkod menetapkan ENB 'TINGGI' kumpulan data 'B' dapat mengirim data melalui bus dan sisa set data 'A' dan 'C' diasingkan dari bus dalam keadaan 'HI-Z'. Begitu juga, untuk set data 'C' diaktifkan.

Bus data digunakan oleh siapa saja dari set data 'A' atau 'B' atau 'C' pada waktu tertentu untuk mencegah pertengkaran.

Kita juga dapat mewujudkan komunikasi dupleks (dua arah) dengan menghubungkan dua penyangga tiga keadaan secara selari dan berlawanan. Pin membolehkan boleh digunakan sebagai kawalan arah. Untuk jenis aplikasi IC 74245 dapat digunakan.

Berikut adalah senarai penyangga digital dan penyangga Tri-keadaan:

• 74LS07 Hex Non-inverting Buffer
• 74LS17 Hex Buffer / Pemacu
• Pemacu Buffer / Line Octal 74LS244
• 74LS245 Penyangga Dua arah Octal
• CD4050 Hex Non-inverting Buffer
• CD4503 Hex Tri-state Buffer
• Penyangga Octal Tri-state HEF40244

Ini menyimpulkan perbincangan kami mengenai bagaimana penampan digital berfungsi, dan pelbagai konfigurasi digitalnya, saya harap ia dapat membantu anda memahami perinciannya dengan baik. Sekiranya anda mempunyai pertanyaan atau cadangan lebih lanjut, sila kemukakan pertanyaan anda di bahagian komen anda mungkin mendapat balasan cepat.




Sebelumnya: Bagaimana Logik Gerbang Berfungsi Seterusnya: Memahami Resistor Pull-Up dan Pull-Down dengan Diagram dan Formula