Mi a célja egy pufferkapunak?

Puffereket használnak amikor csak szüksége van … hát … pufferre. Mint a szó szó szerinti értelmében. Akkor használják őket, amikor pufferelni kell a bemenetet a kimenetből. A puffer használatának számtalan módja van. Vannak digitális logikai kapu pufferek, amelyek logikusan áthaladnak, és vannak analóg pufferek, amelyek áthaladóként, de analóg feszültségként működnek. Ez utóbbi kívül esik a kérdéskörén, de ha kíváncsi vagy, keress rá a “feszültségkövetőre”.

Tehát mikor vagy miért használnád? Legalábbis amikor a legegyszerűbb és legolcsóbb puffer egyáltalán, egy rézhuzal / nyom könnyen elérhető?

Íme néhány ok:

1. Logikai elkülönítés. A legtöbb puffer rendelkezik ~ OE tűvel vagy hasonlóval, egy kimeneti engedélyező tűvel. Ez lehetővé teszi, hogy bármely logikai vonalat trisztátossá alakítson. Ez különösen akkor hasznos, ha azt szeretné, hogy csatlakoztasson vagy különítsen el két buszt (ha szükséges, mindkét irányban pufferekkel), vagy esetleg csak egy eszközt. A puffer, mivel puffer ezek között a dolgok között, lehetővé teszi ezt.

2. Szintű fordítás. Sok puffer lehetővé teszi, hogy a kimeneti oldalt más feszültségről táplálják, mint a bemeneti oldalt. Ez nyilvánvalóan felhasználja a feszültségszintek fordítását.

3. Digitalizálás / ismétlés / tisztítás. Néhány puffer hiszterézissel rendelkezik, ezért olyan jelet tudnak venni, amely nagyon keményen próbál digitális lenni, de csak nincs nagyon jó emelkedési ideje, vagy nem játszik jól küszöbökkel vagy bármi mással, és tisztítsa meg és alakítsa szép, éles, tiszta élű digitális jellé.

4. Fizikai elszigeteltség A digitális jelet tovább kell küldenie, mint tetszik, a dolgok zajosak, a puffer pedig nagyszerű ismétlőt nyújt. Ahelyett, hogy a vevő végén lévő GPIO-tű legyen, amelyhez csatlakozik egy NYÁK-nyom, antennaként, induktorként és kondenzátorként működik, és szó szerint hányja a fene zaját és szörnyűségét, amit csak akar, közvetlenül a szegény tüske tátongó szájába. használjon puffert. Most a GPIO tű csak a nyomot látja közte és a puffer között, és az áramkörök el vannak különítve. A fene, még most is megfelelően le tudja állítani a jelet, mint például egy 50Ω-os ellenállással (vagy bármi mással), mert van puffer az átviteli végén is, és olyan módon töltheti be őket, hogy soha nem tölthet be egy wimpy kis µC tűt.

5. Terhelések vezetése. A digitális bemeneti forrás nagy impedanciájú, túl magas ahhoz, hogy ténylegesen kapcsolódjon a vezérelni kívánt eszközhöz. Gyakori példa lehet egy LED. Tehát puffert használ. Kiválaszthatja azt, amely képes vezetni, mondjuk, egy borsos 20mA-t, és közvetlenül a logikai jel helyett a pufferrel hajtja a LED-et.

Példa: állapotjelzőt szeretne valamilyen I2C buszon lévő LED-eken, de a LED-ek közvetlen hozzáadása az I2C vonalakhoz jelzési problémákat okozna. Tehát puffert használ.

6. Áldozat . A pufferek gyakran különféle védelmi funkciókkal rendelkeznek, például ESD-védelemmel stb. És gyakran nem. De akárhogy is, pufferként működnek valami és egy másik dolog között. Ha van valami, amely valamilyen átmeneti állapotot tapasztalhat, ami károsíthat valamit, akkor puffert tesz az adott dolog és az átmeneti forrás közé.

Másképp fogalmazva, a chipek szinte annyira szeretnek robbanni, mint a félvezető . És legtöbbször, ha valami elromlik, a chipek felrobbannak. Pufferek nélkül gyakran bármi átmeneti, ami balra és jobbra forgatja a zsetonokat, az mélyen eljut az áramkörödbe, és egyszerre elpusztít egy csomó zsetont. A pufferek megakadályozhatják ezt. Nagy rajongója vagyok az áldozati puffernek.Ha valami fel fog robbanni, akkor azt szeretném, ha 50 ¢ puffer lenne, és nem 1000 dolláros FPGA.

Ezek a leggyakoribb okok, amelyekre a fejem tetejére gondoltam. “Biztosan vannak más helyzetek, talán több választ kap több felhasználással. Azt hiszem, mindenki egyetért abban, hogy a pufferek rettenetesen hasznosak, még akkor is, ha első pillantásra meglehetősen értelmetlenek.

Megjegyzések

• És megszerezheti azt az 50 centes puffert egy DIP-ben, és egy aljzatba teheti, hogy amikor mégis feláldozzák a varázskék füst isteneinek, akkor ‘ s csak arról van szó, hogy kiugrik és újat csap be;)
• A puffer használható 2 jel szinkronizálására is késleltetés bevezetésével.
• A válaszának tartalmaznia kell az OP ‘ esetet: tehát a következő szakasz ‘ s bemeneti impedanciája nem ‘ t az R1-gyel párhuzamosan, megváltoztatva a Q1 viselkedését.
• +1: remek válasz és sok referencia info csak egy helyen! Csak egy nitpick: ” pufferek hiszterézissel bírnak ” ki kell cserélni valami ilyesmire: ” néhány puffer hiszterézis “. Azok, amelyek nem ‘ t használnak, akár analóg jelek fokozására is használhatók.
• A @LorenzoDonati Nitpicking, mint a szerkesztések, mindig örömmel fogadják. Minden tőlem telhetőt megteszek, hogy jó válaszokat adjak, de senki sem tökéletes, ezért nagyra értékelem, amikor más emberek időt szakítanak a hibák vagy problémák kijavítására. És ‘ teljesen igazad van, csak bizonyos puffereknél van hiszterézis. ‘ Frissítem a választ ennek megfelelően, köszönöm! 🙂

Az egyszerű pufferkapuknak van néhány alkalmazásuk:

• A régebbi időkben, ahol korlátozott fan-out a logikai kimenet, ha több későbbi bemenetre táplálják. Ha jól emlékszem, 5 körüli volt a TTL LS esetében. Tehát, ha egy kimenetet 5-nél több bemenet táplálásához használt, a logikai szinteket már nem garantálták. Használhat puffereket a probléma megoldására. Minden puffer további 5 bemenetet táplálhat (kis késéssel). Most, a CMOS-szal, ez már nem igazán releváns, a fanout nagyságrendekkel nagyobb, és soha nem jelent problémát.
• Használható gyenge jel “felerősítésére”. Ha a jelnek nagyon nagy az impedanciája, és azt akarja használni, hogy egy áramkör bemenete legyen, amelynek alacsony a bemeneti impedanciája, akkor a logikai szintek nem lennének a specifikációkban. Lehet, hogy ez a konkrét példában szereplő használat.
• Kis késleltetési vonalként használható.
• Általában a pufferben van egy schmitt trigger bemenet (de ezután általában kis “hiszterézis” jelet rajzolunk: ⎎ a puffer háromszögbe, és úgy tűnik, ez nem a te eseted). Tehát, ha a logikai szint magas és alacsony között van, akkor a kimenet továbbra is kiszámíthatóan definiálódik (a szintig marad). Ezt sokszor használják, amikor az analóg jeleket (például az érzékelőktől érkező) összekapcsolják a digitális bemenetekkel.

Ezen kívül nincs sok felhasználási módja. Ezért nem találjuk meg ezeket könnyen.

Megjegyzések

• Az erősítés igaz a jelölésnél. Valójában ez a funkció mindkét esetben az első két golyója. Nem véletlen, hogy a digitális puffer az erősítők üres háromszög szimbólumát használja. Feszültségkorlátozott erősítőként működnek ( nagyon nemlineáris erősítéssel). Ez ugyanaz a funkció analóg feszültség puffer (mint egy feszültségkövetőnek beállított opamp). A különbség az, hogy a digitális pufferek általában csak két kimeneti feszültségszintet támogatnak, ezért van némi nemlineáris feszültségerősítésük is.
• A hagyományos tényleges puffer ” valójában egy opamp az egységnyereség konfigurációjában. A kaput általában kisebb terhelésekhez vagy logikai élek javításához használják integrált schmidt-triggerükből , mivel a szokásos logika könnyen képes elférni néhány mA-es terheléssel.
• A ventilátor kikapcsolása fontos alkalmazás. Köszönjük, hogy megemlítette.

A puffereket akkor használjuk, amikor szükség van a nem funkcióval kapcsolatos követelmények kielégítésére, gyakran a sebességre (vagy a bemenet / kimenet impedanciájára, ami befolyásolja a sebességet). Az elvont áramkör gyakran nem mutat elég részletességet ennek az igénynek a kielégítéséhez. Az áramkörben előfordulhat, hogy az R1 túl magas ahhoz, hogy a kimenethez csatlakoztatottakat gyorsan és megbízhatóan alacsony szintre vezesse. lehet, hogy a puffer kimeneti védelmet tartalmaz (áramkorlátozás, ESD védelem).