Цифровой буфер
( Цифровой буфер или логический буфер ) — это элемент электронной схемы, используемый для копирования цифрового входного сигнала и изоляции его от любой выходной нагрузки . В типичном случае использования напряжений логического буфера в качестве логических сигналов входной импеданс высок, поэтому он потребляет небольшой ток из входной цепи , чтобы не нарушать сигнал .
Цифровой буфер важен при передаче данных между подключенными системами. Буферы используются в регистрах (устройствах хранения данных) и шинах (устройствах передачи данных). Для подключения к общей шине с тремя состояниями следует использовать цифровой буфер , поскольку он имеет выходное состояние с высоким импедансом («неактивное» или «отключенное») (в дополнение к низкому и высокому логическому уровню).
Функциональность
[ редактировать ]Буферный усилитель напряжения передает напряжение из цепи с высоким выходным сопротивлением во вторую цепь с низким входным сопротивлением. При прямом подключении нагрузки с низким импедансом к источнику питания ток потребляется в соответствии с законом Ома . Большой ток влияет на источник. Буферные входы имеют высокий импеданс. Буферизованная нагрузка эффективно не влияет на цепь источника. Выходной ток буфера генерируется внутри буфера. Таким образом, буфер обеспечивает изоляцию между источником питания и устройством с низким импедансом. Буфер намеренно не усиливает и не ослабляет входной сигнал, поэтому его можно назвать буфером с единичным усилением .
Цифровой логические буфер — это тип буферного усилителя напряжения, который учитывает только цифровые уровни и поэтому может быть нелинейным. Он также может действовать как переключатель уровня , при этом выходные напряжения отличаются от входных напряжений. Одним из таких случаев является инвертирующий буфер , который преобразует сигнал с активным высоким уровнем в сигнал с активным низким уровнем (или наоборот).
Типы
[ редактировать ]Буфер с одним входным напряжением
[ редактировать ]Инвертирующий буфер
[ редактировать ]Выходное состояние этого буфера противоположно входному состоянию. Если вход высокий, выход низкий, и наоборот. Графически инвертирующий буфер представлен треугольником с маленьким кружком на выходе, где кружок означает инверсию. Инвертор является основным строительным блоком цифровой электроники. Декодеры, конечные автоматы и другие сложные цифровые устройства часто включают в себя инверторы.
Неинвертирующий буфер
[ редактировать ]Этот тип буфера не имеет возможности инверсии или принятия решений. Цифровой буфер с одним входом отличается от инвертора. Он никоим образом не инвертирует и не изменяет входной сигнал. Он считывает ввод и выводит значение. Обычно сторона ввода считывает входной сигнал HIGH или LOW и выводит значение HIGH или LOW соответственно. Подает ли выходной терминал сигнал HIGH или LOW, определяется его входным значением. Выходное значение будет высоким тогда и только тогда, когда входное значение велико. Другими словами, Q будет высоким тогда и только тогда, когда A ВЫСОКОЕ.
Цифровой буфер с тремя состояниями
[ редактировать ]В отличие от цифрового буфера с одним входом, который имеет только один вход, цифровой буфер с тремя состояниями имеет два входа: вход данных и вход управления. (Вход управления аналогичен клапану, который управляет потоком данных.) Когда вход управления активен, выходное значение является входным значением, а буфер не отличается от цифрового буфера с одним входом.
Активный цифровой буфер высокого уровня с тремя состояниями
[ редактировать ]Цифровой буфер с тремя состояниями активный -высокий уровень — это буфер, который находится в активном состоянии и передает свои входные данные на выход только тогда, когда его входное напряжение управления высокое (логическая 1). [1] Но когда на входе управления низкий уровень (логический 0), на выходе высокий импеданс (сокращенно «Hi-Z»), как если бы деталь была удалена из схемы.
| Ввод данных | Управляющий вход | Выход |
|---|---|---|
| 0 | 0 | Привет-Z |
| 1 | 0 | Привет-Z |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
Активный цифровой буфер с тремя состояниями низкого уровня
[ редактировать ]По сути, это то же самое, что и активный цифровой буфер с высоким уровнем, за исключением того факта, что буфер активен, когда управляющий вход находится в низком состоянии.
| Ввод данных | Управляющий вход | Выход |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | Привет-Z |
| 1 | 1 | Привет-Z |
Инвертирующий цифровой буфер с тремя состояниями
[ редактировать ]Цифровые буферы с тремя состояниями также имеют инвертирующие разновидности, в которых выходной сигнал является обратным входному.
| Ввод данных | Управляющий вход | Выход |
|---|---|---|
| 0 | 0 | Привет-Z |
| 1 | 0 | Привет-Z |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
| Ввод данных | Управляющий вход | Выход |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | Привет-Z |
| 1 | 1 | Привет-Z |
Приложение
[ редактировать ]Буферы с одним входным напряжением используются во многих местах для измерений, в том числе:
- В схемах тензодатчиков для измерения деформаций в таких конструкциях, как мосты, крылья самолетов и двутавровые балки в зданиях.
- В схемах измерения температуры котлов и на высотных самолетах в холодной среде.
- В схемах управления самолетами, перемещением людей в аэропортах, метро и на различных производственных операциях.
Буферы напряжения с тремя состояниями широко используются для передачи на общие шины , поскольку шина может передавать данные только одного устройства ввода одновременно. Состояние выхода с высоким импедансом фактически временно отключает это входное устройство от шины, поскольку не более одного устройства должно активно управлять общими проводами шины.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Учебное пособие по цифровому буферу» . Учебники по электронике . Проверено 13 марта 2019 г.
Общие логические связи | ||
|---|---|---|
 | ||
| ||
