Jaký je účel vyrovnávací brány?

Využívají se vyrovnávací paměti kdykoli budete potřebovat … no … vyrovnávací paměť. Stejně jako v doslovném smyslu slova. Používají se, když potřebujete vyrovnávat vstup z výstupu. Existuje nespočet způsobů, jak použít vyrovnávací paměť. Existují vyrovnávací paměti digitální logické brány, které jsou logickými průchody, a existují analogové vyrovnávací paměti, které fungují jako průchody, ale pro analogové napětí. Ta druhá je trochu mimo rozsah vaší otázky, ale pokud jste zvědaví, vyhledejte „sledovač napětí“.

Takže kdy nebo proč byste ji použili? Alespoň když je nejjednodušší a nejlevnější vyrovnávací paměť ze všeho je měděný drát / trasování snadno k dispozici?

Zde je několik důvodů:

1. Logická izolace. Většina vyrovnávacích pamětí má pin ~ OE nebo podobný, pin umožňující výstup. To vám umožní přeměnit jakoukoli logickou linku na tristátní. To je užitečné zejména, pokud chcete mít možnost připojit nebo izolovat dvě sběrnice (v případě potřeby s vyrovnávací pamětí v obou případech), nebo možná jen zařízení. Vyrovnávací paměť, která je vyrovnávací pamětí mezi těmito věcmi, vám to umožní.

2. Překlad úrovní. Mnoho vyrovnávacích pamětí umožňuje, aby byla výstupní strana napájena z jiného napětí než vstupní strana. To má zjevné využití pro překlad úrovní napětí.

3. Digitalizace / opakování / vyčištění. Některé vyrovnávací paměti mají hysterezi, takže mohou přijímat signál, který se opravdu snaží být digitální, ale prostě nemá velmi dobré doby náběhu nebo vůbec nehraje správně s prahovými hodnotami nebo cokoli jiného, a vyčistěte to a přeměňte je na pěkný, ostrý a čistý digitální signál.

4. Fyzická izolace Musíte poslat digitální signál dále, než chcete, věci jsou hlučné a vyrovnávací paměť je skvělým opakovačem. Místo toho, aby pin GPIO na přijímacím konci měl připojenou stopu desky plošných spojů, fungoval jako anténa, induktor a kondenzátor a doslova zvracel, ať už to sakra hluk a hroznost, kterou chce, přímo do zející ústa toho špatného kolíku, použijte vyrovnávací paměť. Nyní pin GPIO vidí pouze stopu mezi ním a vyrovnávací pamětí a aktuální smyčky jsou izolované. Sakra, signál můžete dokonce nyní správně ukončit, například pomocí 50Ω rezistoru (nebo cokoli jiného), protože máte vyrovnávací paměť na vysílacím konci a můžete je načíst způsoby, jakými byste nikdy nemohli načíst slabý pin µC.

5. Řízení zátěží. Váš digitální vstupní zdroj má vysokou impedanci, příliš vysokou na to, aby skutečně komunikoval se zařízením, které chcete ovládat. Běžným příkladem může být LED. Používáte tedy vyrovnávací paměť. Vyberete si takový, který může řídit, řekněme, že je to 20 mA snadno a místo logického signálu budete přímo napájet LED s vyrovnávací pamětí.

Příklad: Chcete zobrazit stav na LED na něco jako sběrnici I2C, ale přidání LED přímo na linky I2C by způsobilo problémy se signalizací. Takže použijete vyrovnávací paměť.

6. Obětujte . Vyrovnávací paměti mají často různé ochranné funkce, například ochranu před elektrostatickým výbojem atd. A často ne. Ale v každém případě fungují jako nárazník mezi něčím a jinou věcí. Pokud máte něco, co by mohlo zažít nějaký přechodný stav, který by mohl něco poškodit, vložte mezi tuto věc a přechodný zdroj vyrovnávací paměť.

Jinými slovy, čipy milují explodování téměř stejně jako polovodiče. . A většinou, když se něco pokazí, čipy explodují. Bez vyrovnávacích pamětí se často cokoli přechodného, které praskne žetony nalevo a napravo, dostane hluboko do vašeho okruhu a zničí spoustu žetonů najednou. Nárazníky tomu mohou zabránit. Jsem velkým fanouškem obětní paměti.Pokud něco vybuchne, dal bych přednost vyrovnávací paměti 50 ¢ a ne FPGA 1000 $.

To jsou některé z nejčastějších důvodů, na které bych mohl myslet z hlavy. „Jsem si jistý, že existují i jiné situace, možná získáte více odpovědí s větším využitím. Myslím, že každý bude souhlasit s tím, že vyrovnávací paměti jsou strašně užitečné, i když na první pohled vypadají poněkud zbytečně.

Komentáře

• A ten 50centový buffer můžete získat v DIP a dát ho do zásuvky, takže když se obětuje bohům kouzelně modrého kouře, ‚ stačí vyskakovat a fackovat nový;)
• K synchronizaci 2 signálů lze použít vyrovnávací paměť zavedením zpoždění.
• Vaše odpověď by měla zahrnovat případ OP ‚: vstupní impedance další fáze ‚ tedy není ‚ t paralelně s R1, což mění chování Q1.
• +1: skvělá odpověď a spousta odkazů informace pouze na jednom místě! Jen nitpick: “ vyrovnávací paměti mají hysterezi “ by měl být nahrazen něčím jako “ některé vyrovnávací paměti mají hysterezi „. Ty, které nelze ‚ t, dokonce použít k zesílení analogových signálů.
• @LorenzoDonati Nitpicking je vždy vítán, stejně jako úpravy. Snažím se dávat dobré odpovědi, ale nikdo není dokonalý, takže velmi oceňuji, když si ostatní lidé najdou čas na opravu chyb nebo problémů. A ‚ máte naprostou pravdu, pouze určité vyrovnávací paměti mají hysterezi. ‚ Aktualizuji odpovídajícím způsobem odpověď, díky! 🙂

Jednoduché vyrovnávací brány mají několik aplikací:

• Ve starších dnech tam bylo omezeno rozdělování logického výstupu při napájení na několik dalších vstupů. Pokud si dobře pamatuji, pro TTL LS to bylo kolem 5. Pokud jste tedy použili výstup k napájení více než 5 vstupů, logické úrovně již nebyly zaručeny. K vyřešení tohoto problému můžete použít vyrovnávací paměti. Každá vyrovnávací paměť může napájet dalších 5 vstupů (s malým zpožděním). Nyní, s CMOS, to už není opravdu relevantní, fanout je řádově větší a nikdy to není problém.
• Lze jej použít k „zesílení“ slabého signálu. Pokud má signál velmi vysokou impedanci a chcete jej použít jako vstup obvodu, který má nízkou vstupní impedanci, logické úrovně by nebyly ve specifikacích. Možná je to použití ve vašem konkrétním příkladu.
• Lze jej použít jako malou zpožďovací linku.
• Vyrovnávací paměť má obvykle schmittův spouštěcí vstup (ale potom obvykle nakreslíme malé znaménko „hystereze“: zdá se, že to není váš případ). Takže pokud je logická úroveň mezi vysokou a nízkou, výstup je stále předvídatelně definován (zůstává na úrovni, která je). To má mnoho využití při propojování analogových signálů (např. Přicházejících ze senzorů) na digitální vstupy.

Kromě toho zde není mnoho využití. Proto je vlastně ani snadno nenajdeme.

Komentáře

• Zesílení je přímo na značce. To je vlastně funkce v obou vaše první dvě kulky. Není náhodou, že digitální vyrovnávací paměť používá prázdný trojúhelníkový symbol zesilovačů. Fungují jako zesilovač omezeného proudu s napětím (s velmi nelineárním ziskem). To je stejná funkce a vyrovnávací paměť analogového napětí (jako operační zesilovač nakonfigurovaný jako sledovač napětí). Rozdíl je v tom, že digitální vyrovnávací paměti obvykle podporují pouze dvě úrovně výstupního napětí, takže mají také nějaký nelineární zisk napětí.
• Tradiční skutečný “ buffer “ je ve skutečnosti operační zesilovač v konfiguraci zesílení jednoty. Brána se používá obvykle pro menší zátěže nebo pro vylepšení logické hrany z jejich integrovaného spouštěče Schmidt , protože standardní logika může snadno pojmout zátěž několika mA.
• Ventilátor je důležité použití. Děkujeme za zmínku.

Vyrovnávací paměti se používají v případě potřeby ke splnění nefunkčních požadavků, často rychlosti (nebo vstupní / výstupní impedance, která ovlivňuje rychlost). Abstrahovaný obvod často neukazuje dostatek detailů, aby tuto potřebu ocenil. Ve vašem obvodu může být R1 příliš vysoký na to, aby rychle a spolehlivě řídil vše, co je připojeno k výstupu.

Další důvod může být to, že vyrovnávací paměť obsahuje ochranu výstupu (omezení proudu, ochrana ESD).