Mikä on puskuriportin tarkoitus?

Puskureita käytetään aina kun tarvitset … hyvin … puskuria. Kuten sanan kirjaimellisessa merkityksessä. Niitä käytetään uudelleen, kun sinun on puskuroitava tuloa lähtöön. On olemassa lukemattomia tapoja käyttää puskuria. On olemassa digitaalisia logiikkaporttipuskureita, jotka ovat loogisesti läpikulkuja, ja on analogisia puskureita, jotka toimivat läpikulkuina, mutta analogiselle jännitteelle. Jälkimmäinen on tavallaan kysymyksesi ulkopuolella, mutta jos olet utelias, etsi ”jännitteen seuraaja”.

Joten milloin tai miksi käytät sitä? Ainakin silloin, kun yksinkertaisin ja halvin puskuri kaiken kaikkiaan kuparilanka / -jälki on helposti saatavilla?

Tässä on muutama syy:

1. Looginen eristys. Useimmissa puskureissa on ~ OE-tappi tai vastaava, ulostulon aktivointitappi. Tämän avulla voit muuttaa minkä tahansa logiikkalinjan tristaattiseksi. Tämä on erityisen hyödyllistä, jos haluat pystyä Yhdistä tai eristä kaksi väylää (tarvittaessa puskurilla molemmin puolin) tai ehkä vain laite. Puskuri, joka on puskuri näiden asioiden välillä, antaa sinun tehdä niin.

2. Tason käännös. Monet puskurit antavat lähtöpuolen virran eri jännitteestä kuin tulopuoli. Tällä on ilmeisiä käyttötapoja jännitetasojen muuntamiseen.

3. Digitointi / toistuva / siivous. Joillakin puskureilla on hystereesi, joten ne voivat ottaa signaalin, joka yrittää todella kovasti olla digitaalinen, mutta sillä ei ole kovin hyviä nousuaikoja tai että se ei oikein pelaa kynnyksillä tai millä tahansa, ja siivota se ja tee siitä hieno, terävä, puhdasreunainen digitaalinen signaali.

4. Fyysinen eristäminen Sinun on lähetettävä digitaalinen signaali pidemmälle kuin haluat, asiat ovat meluisia ja puskuri tekee loistavan toistimen. Sen sijaan, että GPIO-tappi vastaanottavassa päässä, johon on kytketty piirilevyn jalka, toimii antennina, induktorina ja kondensaattorina ja oksentaa kirjaimellisesti mitä tahansa sitä melua ja kauhua, mitä se haluaa suoraan sen köyhän tapin ammottavaan suuhun, voit käytä puskuria. Nyt GPIO-nasta näkee vain jäljen sen ja puskurin välillä, ja nykyiset silmukat on eristetty. Helvetti, voit jopa lopettaa signaalin nyt oikein, kuten 50Ω-vastuksella (tai mitä tahansa), koska sinulla on puskuri myös lähetyspäähän ja voi ladata ne tavoilla, joita et koskaan voinut ladata vähäpätöiseen pieneen μC-nastaan.

5. Kuormien ajaminen. Digitaalinen tulolähteesi on korkea impedanssi, liian suuri, jotta se todella toimii käyttöliittymässä ohjattavan laitteen kanssa. Yleinen esimerkki voi olla LED. Joten käytät puskuria. Valitset sellaisen, joka pystyy ajamaan, sanoa, mojova 20 mA: n helposti, ja ajat LED-valoa puskurilla suoraan logiikkasignaalin sijaan.

Esimerkki: Haluat tilanilmaisimen jonkinlaisen I2C-väylän kaltaisissa LEDeissä, mutta LEDien lisääminen suoraan I2C-linjoihin aiheuttaisi merkinanto-ongelmia. Joten käytät puskuria.

6. Uhraus . Puskureilla on usein erilaisia suojaominaisuuksia, kuten ESD-suojaus jne. Ja usein eivät. Mutta kummallakin tavalla, ne toimivat puskurina jonkin ja toisen välillä. Jos sinulla on jotain, joka saattaa kokea jonkinlaisen ohimenevän tilan, joka voi vahingoittaa jotain, laitat puskurin asian ja ohimenevän lähteen väliin.

Toisin sanoen sirut rakastavat räjähtää melkein yhtä paljon kuin puolijohteita . Ja suurimman osan ajasta, kun jokin menee pieleen, sirut räjähtävät. Ilman puskureita, mikä tahansa ohimenevä, joka ponnahtaa siruja vasemmalle ja oikealle, ulottuu syvälle piiriisi ja tuhoaa joukon pelimerkkejä kerralla. Puskurit voivat estää tämän. Olen suuri uhripuskurin fani.Jos jokin räjähtää, haluaisin, että se olisi 50 ¢ puskuri eikä 1000 dollarin FPGA.

Nämä ovat joitain yleisimpiä syitä, jotka voisin ajatella pääni päältä. I ”Varmista, että on muitakin tilanteita, ehkä saat enemmän vastauksia useammalla käytöllä. Luulen, että kaikki ovat samaa mieltä siitä, että puskurit ovat erittäin hyödyllisiä, vaikka ne näyttävät ensi silmäyksellä melko turhilta.

Kommentit

• Ja voit saada tuon 50 sentin puskurin DIP: ään ja laittaa sen pistorasiaan, niin että kun se uhrataan taikasinisen savun jumalille, se ’ s vain asia ponnahtaa se esiin ja napsauttaa uusi sisään;)
• Myös puskuria voidaan käyttää kahden signaalin synkronointiin viiveen avulla.
• Vastauksesi tulisi sisältää OP ’ -tapaus: joten seuraava vaihe ’ s tuloimpedanssi ei ole ’ t rinnakkain R1: n kanssa, mikä muuttaa Q1: n käyttäytymistä.
• +1: hyvä vastaus ja paljon viitteitä info vain yhdessä paikassa! Vain nitpick: ” -puskureilla on hystereesi ” tulisi korvata esimerkiksi ” joillakin puskureilla on hystereesi ”. Niitä, joita ei ’ t voida käyttää, voidaan jopa lisätä analogisignaaleihin.
• @LorenzoDonati Nitpicking on aina tervetullut, samoin kuin muokkaukset. Teen parhaani antaakseni hyviä vastauksia, mutta kukaan ei ole täydellinen, joten arvostan sitä suuresti, kun muut ihmiset käyttävät aikaa virheiden tai ongelmien korjaamiseen. ’ olet aivan oikeassa, vain tietyillä puskureilla on hystereesi. Päivitän vastauksen vastaavasti ’, kiitos! 🙂

Yksinkertaisissa puskuriporteissa on muutama sovellus:

• Vanhempina aikoina siellä, missä loogisen lähdön rajoitettu fan-out , kun syötetään useisiin seuraaviin tuloihin. Jos muistan oikein, se oli noin 5 TTL LS: lle. Joten jos käytit lähtöä yli 5 tulon syöttämiseen, logiikkatasoja ei enää taattu. Voit käyttää puskureita ongelman ratkaisemiseksi. Jokainen puskuri voisi syöttää vielä 5 tuloa (pienellä viiveellä). Nyt CMOS: lla se ei ole enää merkityksellistä, fanout on suuruusluokkaa suurempi, eikä se ole koskaan ongelma.
• Sitä voidaan käyttää ”vahvistamaan” heikkoa signaalia. Jos signaalilla on erittäin korkea impedanssi ja haluat käyttää sitä sellaisen piirin tulona, jolla on pieni tuloimpedanssi, logiikkatasot eivät olisi teknisten tietojen rajoissa. Ehkä tämä on käyttämäsi esimerkkisi.
• Sitä voidaan käyttää pienenä viivana.
• Yleensä puskurissa on schmitt-liipaisutulo (mutta piirtämme sitten yleensä pienen ”hystereesimerkin”: ⎎ puskurikolmioon ja näyttää siltä, että se ei ole sinun tapauksesi). Joten jos logiikkataso on korkean ja matalan välillä, tulos on edelleen ennustettavissa (se pysyy tasolla, jolla se on). Tätä on paljon käyttöä liitettäessä analogisia signaaleja (esim. Antureista tulevia) digitaalisiin tuloihin.

Sen lisäksi sitä ei ole paljon. Siksi emme löydä niitä tosiasiallisesti helposti.

Kommentit

• Vahvistus on oikeassa merkissä. Todellakin se on toiminto molemmissa kaksi ensimmäistä luotiasi. Ei ole sattumaa, että digitaalinen puskuri käyttää vahvistimien tyhjää kolmion symbolia. Ne toimivat rajoitetun jännitteen virtavahvistimena ( hyvin epälineaarisen vahvistuksen kanssa). Tämä on sama toiminto ja analoginen jännitepuskuri (kuten jännitteen seuraajaksi määritetty opamp). Erona on, että digitaaliset puskurit tukevat yleensä vain kahta lähtöjännitetasoa, joten niillä on myös jonkin verran epälineaarista jännitteen vahvistusta.
• Perinteinen todellinen ” -puskuri ” on itse asiassa opamp yhtenäisyyden vahvistuksen kokoonpanossa. Porttia käytetään yleensä pienempiin kuormituksiin tai logiikkareunan parantamiseen integroidusta schmidt-liipaisimesta. , koska vakiologiikka voi helposti majoittaa muutaman mA: n kuormituksen.
• Tuuletin on tärkeä käyttö. Kiitos maininnasta.

Puskureita käytetään tarvittaessa täyttämään ei-toiminnalliset vaatimukset, usein nopeuden (tai nopeuden vaikuttavan tulo- / lähtöimpedanssin). Abstrakti piiri ei useinkaan näytä tarpeeksi yksityiskohtia tämän tarpeen ymmärtämiseksi. Piirissäsi R1 voi olla liian korkea ajamaan mitä tahansa lähtöön liitettyä nopeasti ja luotettavasti.

Toinen syy voi olla, että puskuri sisältää ulostulosuojauksen (virranrajoitus, ESD-suojaus).