Som jeg forstår er en buffer gate det modsatte af en NOT gate og ændrer ikke input:
Imidlertid kan jeg nogle gange se buffer gate ICer brugt i kredsløb og til et uerfaren øje, de synes slet ikke at gøre noget. For eksempel har jeg for nylig “set en ikke-inverterende bufferport, der blev brugt ved udgangen af en emitter-tilhænger, omtrent noget som dette:
Så hvornår skulle man have brug for at bruge en buffer IC i deres kredsløb? Hvad kunne formålet med porten være i den ovennævnte skema?
Kommentarer
- Nogle gange er det ‘ en oversætter af logisk niveau mellem forskellige logiske familier.
- @Colin__s Hvad? Nej, jeg har lige fået en underretning og bemærket, at titlen havde en grammatisk fejl. Jeg fik mit svar. Undskyld det.
- I så fald undskylder du, jeg burde ikke ‘ t har været så korte.
Svar
Buffere bruges når du har brug for … godt … en buffer. Som i ordets bogstavelige betydning. De bruges, når du har brug for at buffere input fra output. Der er utallige måder at bruge en buffer på. Der er digitale logiske portbuffere, som er gennemgange logisk, og der er analoge buffere, der fungerer som gennemgange, men for en analog spænding. Sidstnævnte er lidt uden for rækkevidden af dit spørgsmål, men hvis du er “nysgerrig, skal du slå” spændingsfølger “op.
Så hvornår eller hvorfor bruger du en? I det mindste når den enkleste og billigste buffer af alt er en kobbertråd / spor let tilgængelig?
Her er nogle få grunde:
1. Logisk isolering. De fleste buffere har en ~ OE-pin eller lignende, en output-aktiveringsstift. Dette giver dig mulighed for at omdanne enhver logisk linje til en tristate. Dette er især nyttigt, hvis du vil være i stand til at tilslut eller isoler to busser (med buffere begge veje, hvis det er nødvendigt) eller måske bare en enhed. En buffer, der er en buffer mellem disse ting, lader dig gøre det.
2. Niveauoversættelse. Mange buffere lader udgangssiden få strøm fra en anden spænding end indgangssiden. Dette har indlysende anvendelser til oversættelse af spændingsniveauer.
3. Digitalisering / gentagelse / oprydning. Nogle buffere har hysterese, så de kan tage et signal, der prøver virkelig hårdt på at være digital, men bare ikke har meget gode rejsetider eller ikke rigtig spiller rigtigt med tærskler eller hvad, og ryd det op og gør det til et flot, skarpt, rent kantet digitalt signal.
4. Fysisk isolation Du er nødt til at sende et digitalt signal længere end du vil, tingene er støjende, og en buffer er en god repeater. I stedet for en GPIO-stift i den modtagende ende, der har en fod af pcb-spor tilsluttet, fungerer den som en antenne, spole og kondensator og bogstaveligt talt kaster op uanset hvilken støj og forfærdelighed den vil have direkte ind i den stakkels pin gapende mund Brug en buffer. Nu ser GPIO-stiften kun sporet mellem den og bufferen, og de aktuelle sløjfer er isoleret. Heck, du kan endda ordentligt afslutte signalet nu, som med en 50Ω modstand (eller hvad som helst), fordi du har en buffer på sendeenden også og kan indlæse dem på måder, du aldrig kunne indlæse en lille lille µC pin.
5. Kørsel af belastninger. Din digitale inputkilde er høj impedans, for høj til at faktisk interface med den enhed, du vil kontrollere. Et almindeligt eksempel kan være en LED. Så du bruger en buffer. Du vælger en, der kan køre, sig, en heftig 20mA let, og du kører LEDen med bufferen i stedet for det logiske signal direkte.
Eksempel: Du vil have statusangivelse på lysdioder på noget som en I2C-bus, men tilføjelse af lysdioder direkte til I2C-linjerne ville medføre signalproblemer. Så du bruger en buffer.
6. Offer . Buffere har ofte forskellige beskyttelsesfunktioner, såsom ESD-beskyttelse osv. Og ofte har de ikke. Men uanset hvordan de fungerer som en buffer mellem noget og en anden ting. Hvis du har noget, der kan opleve en form for forbigående tilstand, der kan skade noget, sætter du en buffer mellem den ting og den forbigående kilde.
Sagt på en anden måde, chips elsker at eksplodere næsten lige så meget som de elsker halvledende . Og det meste af tiden, når noget går galt, eksploderer chips. Uden buffere når ofte det kortvarige, der popper chips til venstre og højre, dybt ind i dit kredsløb og ødelægger en masse chips på én gang. Buffere kan forhindre det. Jeg er en stor fan af offerbufferen.Hvis noget kommer til at eksplodere, foretrækker jeg, at det er en 50 ¢ buffer og ikke en $ 1000 FPGA.
Det er nogle af de mest almindelige grunde, jeg kunne tænke på fra toppen af mit hoved. Jeg “Jeg er sikker på, at der er andre situationer, måske får du flere svar med flere anvendelser. Jeg tror, at alle er enige om, at buffere er frygtelige nyttige, selvom de ved første øjekast virker ret meningsløse.
Kommentarer
- Og du kan få den 50-centre buffer i en DIP og sætte den i en stikkontakt, så når den bliver ofret til guderne i den magiske blå røg, div id = “3c2638d39c”>
er bare et spørgsmål om at poppe det ud og slå et nyt ind;)
Svar
Enkle bufferporte har et par applikationer:
- I de ældre dage var der begrænset fan-out af en logisk output, når den blev matet til flere efterfølgende input. Hvis jeg husker rigtigt, var det omkring 5 for TTL LS. Så hvis du brugte et output til at føde mere end 5 input, var logikniveauerne ikke længere garanteret. Du kan bruge buffere til at løse dette problem. Hver buffer kunne føde yderligere 5 indgange (med en lille forsinkelse involveret). Nu, med CMOS, er det ikke rigtig relevant længere, fanout er størrelsesordener større, og det er aldrig et problem.
- Det kan bruges til at “forstærke” et svagt signal. Hvis signalet har en meget høj impedans, og du vil bruge det som en indgang til et kredsløb, der har lav indgangsimpedans, ville de logiske niveauer ikke være inden for specifikationerne. Måske er det brugen i dit specifikke eksempel.
- Den kan bruges som en lille forsinkelseslinje.
- Normalt har bufferen et schmitt-triggerindgang (men vi tegner normalt et lille “hysterese” -tegn: ⎎ i buffertrianglen, og det ser ud til, at det ikke er din sag). Så hvis logikniveauet er mellem højt og lavt, er output stadig forudsigeligt defineret (det forbliver på det niveau, det er). Dette har mange anvendelser, når man interfacer analoge signaler (f.eks. Kommer fra sensorer) til digitale indgange.
Bortset fra det er der ikke mange anvendelser af det. Derfor finder vi faktisk ikke dem let.
Kommentarer
- Forstærkning er lige på mærket. Faktisk er det funktionen i begge dine første to kugler. Det er ikke tilfældigt, at en digital buffer bruger forstærkernes tomme trekant-symbol. De fungerer som en spændingsbegrænset strømforstærker (med meget ikke-lineær forstærkning). Det er den samme funktion og en analog spændingsbuffer (som en opamp konfigureret som en spændingsfølger). Forskellen er, at digitale buffere normalt kun understøtter to udgangsspændingsniveauer, så har også en ikke-lineær spændingsforøgelse.
- Den traditionelle faktiske ” buffer ” er faktisk en opamp i enhedskonfigurationskonfiguration. En gate bruges normalt til mindre belastninger eller til logisk kantforbedring fra deres integrerede schmidt-trigger , da standardlogik let kan rumme et par mA-belastning.
- Ventilator er en vigtig anvendelse. Tak for at nævne.
Svar
Buffere bruges, når det er nødvendigt, for at opfylde ikke-funktionskrav, ofte hastighed (eller input / output impedans, som påvirker hastighed). Et abstrakt kredsløb viser ofte ikke nok detaljer til at forstå dette behov. I dit kredsløb kan R1 muligvis være for høj til at køre, hvad der er forbundet til udgangen, til lav på en hurtig og pålidelig måde. kan være, at bufferen indeholder outputbeskyttelse (strømbegrænsning, ESD-beskyttelse).