Digitalni međuspremnik - rad, definicija, tablica istine, dvostruka inverzija, ventilacija

Stupanj međuspremnika, u osnovi ojačani međufaz, koji omogućuje ulaznoj struji da dostigne izlaz bez utjecaja izlaznog opterećenja.

U ovom postu pokušat ćemo shvatiti što su digitalni međuspremnici, a mi ćemo pogledati njegovu definiciju, simbol, tablicu istine, dvostruku inverziju koristeći logički ulaz 'NE', ulaz ventilatora digitalnog međuspremnika, međuspremnik tri stanja, ekvivalent preklopnika međuspremnika tri stanja, aktivni međuspremnik „HIGH“ tri stanja, aktivni pretvarač tri stanja „HIGH“, aktivni međuspremnik stanja „LOW“, aktivni pretvarač tri stanja „LOW“, kontrola međuspremnika tri stanja , kontrola sabirnice podataka međuspremnika tri stanja i na kraju ćemo uzeti pregled uobičajeno dostupnih IC-a digitalnog međuspremnika i tri stanja međuspremnika.

U jednom od prethodnih postova saznali smo o logičkim 'NOT' vratima koja se nazivaju i digitalnim pretvaračem. U NOT vratima izlaz je uvijek komplementaran ulazu.

Dakle, ako je ulaz 'HIGH', izlaz postaje 'LOW', ako je ulaz 'LOW', izlaz postaje 'HIGH', pa se to naziva pretvaračem.

Mogla bi postojati situacija u kojoj je izlaz potrebno odvojiti ili izolirati od ulaza, ili u slučajevima kada je ulaz možda prilično slab i mora pokretati opterećenja koja zahtijevaju veću struju bez invertiranja polariteta signala pomoću releja, tranzistora itd. U takvim situacijama digitalni međuspremnici postaju korisni i učinkovito se primjenjuju kao međuspremnici između izvora signala i stvarne faze pokretača opterećenja.

Takva logička vrata koji može isporučiti izlazni signal jednak ulaznom i djelovati kao međufaza međuspremnika naziva se digitalni međuspremnik.

Digitalni međuspremnik ne vrši nikakvu inverziju napajanog signala, a nije ni uređaj za 'donošenje odluka', poput logičkih vrata 'NE', već daje isti izlaz kao ulaz.

Ilustracija digitalnog međuspremnika:

Gornji simbol sličan je logičkom 'NOT' ulazu bez 'o' na vrhu trokuta, što znači da ne vrši nikakvu inverziju.

Bulova jednadžba za digitalni međuspremnik je Y = A.

'Y' je ulaz i 'A' izlaz.

Tablica istine:

Dvostruka inverzija pomoću logičkih vrata 'NE':

Digitalni međuspremnik može se izraditi pomoću dva logička 'NOT' ulaza na sljedeći način:

Ulazni signal prvo invertira prva vrata NOT s lijeve strane, a invertirani signal dalje invertira sljedeća vrata 'NOT' s desne strane, što čini izlaz jednakim ulazu.

Zašto se koriste digitalni odbojnici

Sad se možda češkate po glavi zašto digitalni međuspremnik uopće postoji, on ne radi nikakve operacije poput drugih logičkih ulaza, mogli bismo samo izbaciti digitalni međuspremnik iz kruga i spojiti komad žice ... točno? Pa ne baš.

Evo odgovora : Logička vrata ne zahtijevaju jaku struju za izvođenje bilo kakvih operacija. Potrebna je samo dovoljna razina napona (5V ili 0V) pri slaboj struji.

Sve vrste logičkih ulaza prvenstveno podržavaju ugrađeno pojačalo tako da izlaz ne ovisi o ulaznim signalima. Ako serijski kaskadiramo dva logička 'NE' ulaza, dobit ćemo isti polaritet signala kao ulaz na izlaznom pinu, ali s relativno većom strujom. Drugim riječima, digitalni međuspremnik radi poput digitalnog pojačala.

Digitalni međuspremnik može se koristiti kao stupanj izolacije između stupnjeva generatora signala i stupnjeva pokretača, a također pomaže u sprečavanju impedancije koja utječe na jedan krug iz drugog.

Digitalni međuspremnik može pružiti veću strujnu sposobnost koja se može koristiti za učinkovitije upravljanje preklopnim tranzistorima.

Digitalni međuspremnik omogućuje veće pojačanje, što se naziva i 'ventilacijskom sposobnošću'.

Mogućnost ventilatora digitalnog međuspremnika:

FAN-OUT : Izlaz ventilatora može se definirati kao broj logičkih ulaza ili digitalnih IC-a koji se mogu paralelno pokretati digitalnim međuspremnikom (ili bilo kojim digitalnim IC-om).

Tipični digitalni međuspremnik ima ventilatora od 10, što znači da digitalni međuspremnik može paralelno voziti 10 digitalnih IC-a.

NAVIJAČ : Uključivanje je broj digitalnih ulaza koje digitalni logički ulaz ili digitalna IC mogu prihvatiti.

U gornjoj shemi digitalni međuspremnik ima ventilator od 1, što znači jedan ulaz. Logička vrata „I“ s 2 ulaza imaju ventilator od dva i tako dalje.

Iz gornje sheme međuspremnik je povezan na 3 ulaza tri različita logička ulaza.

Ako samo spojimo komad žice na mjesto međuspremnika u gore navedenom krugu, ulazni signal možda neće imati dovoljnu struju i uzrokuje pad napona na vratima, a možda neće ni prepoznati signal.

Dakle, zaključno je da se digitalni međuspremnik koristi za pojačavanje digitalnog signala s većim strujnim izlazom.

Međuspremnik s tri države

Sada znamo što digitalni međuspremnik radi i zašto postoji u elektroničkim sklopovima. Ovi međuspremnici imaju dva stanja „HIGH“ i „LOW“. Postoji još jedna vrsta međuspremnika koja se naziva 'Međuspremnik s tri stanja'.

Ovaj međuspremnik ima dodatni pin nazvan 'Omogući pin'. Korištenjem pina za omogućavanje možemo elektronički spojiti ili odspojiti izlaz s ulaza.

Poput normalnog međuspremnika, radi kao digitalno pojačalo i daje izlazni signal jednak ulaznom signalu, jedina razlika je u tome što se izlaz može elektronički povezati i odvojiti omogućnim pinom.

Dakle, uvedeno je treće stanje, u kojem izlaz nije ni „HIGH“ ni „LOW“, već stanje otvorenog kruga ili visoka impedancija na izlazu i neće reagirati na ulazne signale. Ovo se stanje naziva „HIGH-Z“ ili „HI-Z“.

Gore navedeno je ekvivalentni krug međuspremnika tri stanja. Omogućavajući klin može spojiti ili odspojiti izlaz s ulaza.

Postoje četiri vrste međuspremnika s tri stanja:
• Aktivni “HIGH” međuspremnik s tri stanja
• Aktivni “LOW” međuspremnik s tri stanja
• Aktivan 'HIGH' invertiranje međuspremnika u tri stanja
• Aktivan “LOW” invertiranje međuspremnika u tri stanja
Pogledajmo svaku od njih uzastopno.

Aktivni “HIGH” međuspremnik s tri stanja

U aktivnom međuspremniku s tri stanja „HIGH“ (na primjer: 74LS241) izlazni se pin priključuje na ulazni pin kada primijenimo „HIGH“ ili „1“ ili pozitivni signal na pin za omogućavanje.

Ako primijenimo “LOW” ili “0” ili negativni signal na pinu za omogućavanje, izlaz se odspoji od ulaza i prelazi u stanje “HI-Z” gdje izlaz neće reagirati na ulaz i izlaz će biti u stanju otvorenog kruga.

Aktivni međuspremnik s tri stanja „LOW“

Ovdje će se izlaz spojiti na ulaz kada primijenimo 'LOW' ili '0' ili negativni signal na pinu za omogućavanje.
Ako primijenimo 'HIGH' ili '1' ili pozitivni signal za omogućavanje pina, izlaz se odvaja od ulaza i izlaz će biti u stanju 'HI-Z' / otvoren krug.

Tablica istine:

Aktivni 'HIGH' invertirajući tri-state međuspremnik

U aktivnom 'HIGH' invertirajućem međuspremniku s tri stanja (primjer: 74LS240), vrata djeluju kao logička vrata 'NOT', ali s omogućenim pinom.

Ako primijenimo 'HIGH' ili '1' ili pozitivan signal na ulazu za omogućavanje, vrata se aktiviraju i ponašaju se kao uobičajena logička vrata 'NOT' gdje je njegov izlaz inverzija / komplementarnost ulaza.
Ako primijenimo 'LOW' ili '0' ili negativni signal na pinu za omogućavanje, izlaz će biti u stanju 'HI-Z' ili u otvorenom krugu.

Tablica istine:

Aktivni 'LOW' invertiranje međuspremnika u tri stanja:

U aktivnom pretvaraču tri stanja „LOW“, vrata djeluju kao logička „NOT“ vrata, ali s omogućenim pinom.

Ako primijenimo 'LOW' ili '0' ili negativni signal da omogućimo pin, vrata se aktiviraju i rade kao uobičajena logička vrata 'NOT'.
Ako primijenimo “HIGH” ili “1” ili pozitivni signal da omogućimo pin, izlazni pin će biti u stanju “HI-Z” / stanje otvorenog kruga.

Tablica istine:

Kontrola međuspremnika u tri države:

Iz gore navedenog vidjeli smo da međuspremnik može pružiti digitalno pojačanje, a međuspremnici u tri stanja mogu potpuno odspojiti svoj izlaz s ulaza i dati stanje otvorenog kruga.

U ovom ćemo odjeljku naučiti o primjeni međuspremnika s tri stanja i kako se koristi u digitalnim krugovima za učinkovito upravljanje podatkovnom komunikacijom.

U digitalnim krugovima možemo pronaći podatkovnu sabirnicu / žice koje prenose podatke, oni nose sve vrste podataka u jednoj sabirnici kako bi smanjili zagušenje ožičenja / smanjili tragove PCB-a i smanjili proizvodne troškove.

Na svakom kraju sabirnice povezano je više logičkih uređaja, mikroprocesora i mikrokontrolera koji pokušavaju istovremeno međusobno komunicirati što stvara nešto što se naziva prepirka.

Do prepirki dolazi u krugu kada neki uređaji u sabirnici istovremeno pokreću 'HIGH', a neki uređaji 'LOW' što uzrokuje kratki spoj i oštećuje krug.

Međuspremnik s tri stanja može izbjeći takvu svađu i pravilno slati i primati podatke preko sabirnice.

Međuspremnik s tri stanja koristi se za međusobno izoliranje logičkih uređaja, mikroprocesora i mikrokontrolera u podatkovnoj sabirnici. Dekoder dopušta da samo jedan set međuspremnika s tri stanja prolazi podatke kroz sabirnicu.

Recimo je li skup podataka 'A' povezan s mikrokontrolerom, skup podataka 'B' s mikroprocesorom, a skup podataka 'C' s nekim logičkim krugovima.

U gornjoj shemi svi su međuspremnici aktivni međuspremnik s visokim tri stanja.

Kad dekoder postavi ENA 'HIGH', omogućen je skup podataka 'A', sada mikrokontroler može slati podatke kroz sabirnicu.

Ostatak dvaju skupova podataka 'B' i 'C' nalaze se u stanju 'HI-Z' ili vrlo visoke impedancije koje električno izolira mikroprocesor i logičke krugove od sabirnice, koju trenutno koristi mikrokontroler.

Kada dekoder postavi ENB 'HIGH', skup podataka 'B' može slati podatke preko sabirnice, a ostatak skupova podataka 'A' i 'C' izolirani su od sabirnice u stanju 'HI-Z'. Slično tome, kada je omogućen skup podataka 'C'.

Sabirnicu podataka koristi bilo koji od skupova podataka 'A' ili 'B' ili 'C' u određeno vrijeme kako bi se spriječila svađa.

Također možemo uspostaviti dvostranu (dvosmjernu) komunikaciju povezivanjem dva međuspremnika u tri stanja paralelno i u suprotnom smjeru. Omogućujuće igle mogu se koristiti kao kontrola smjera. Za takvu vrstu primjene može se koristiti IC 74245.

Evo najčešće dostupnog popisa digitalnih međuspremnika i međuspremnika s tri stanja:

• 74LS07 Hex neinvertirajući pufer
• 74LS17 Hex odbojnik / pokretački program
• 74LS244 oktalni međuspremnik / linijski pokretački program
• 74LS245 Oktalni dvosmjerni pufer
• CD4050 Hex neinvertirajući pufer
• CD4503 šesterokutni međuspremnik
• HEF40244 tročlani oktalni pufer

Ovim smo završili našu raspravu o tome kako rade digitalni međuspremnici i njihovim raznim digitalnim konfiguracijama, nadam se da vam je pomogao da dobro razumijete detalje. Ako imate dodatnih pitanja ili prijedloga, iznesite svoja pitanja u odjeljku za komentare i možda ćete dobiti brzi odgovor.