Care este scopul unei porți tampon?

Sunt utilizate tampoane ori de câte ori aveți nevoie … ei bine … un buffer. Ca și în sensul literal al cuvântului. Acestea sunt „utilizate atunci când trebuie să bufferizați intrarea din ieșire. Există nenumărate modalități de a utiliza un buffer. Există tampoane digitale de poartă logică, care sunt passthroughs logic, și există tampoane analogice, care acționează ca passthroughs, dar pentru o tensiune analogică. Acesta din urmă se află într-un fel în afara sferei de aplicare a întrebării dvs., dar dacă sunteți curios, căutați „următorul de tensiune”.

Deci când sau de ce ați folosi unul? Cel puțin când cel mai simplu și mai ieftin buffer dintre toate, un fir / urme de cupru este ușor disponibil?

Iată câteva motive:

1. Izolare logică. Majoritatea bufferelor au un pin ~ OE sau similar, un pin de activare a ieșirii. Acest lucru vă permite să transformați orice linie logică într-una tristată. Acest lucru este util mai ales dacă doriți să puteți conectați sau izolați două autobuze (cu buffere în ambele sensuri, dacă este necesar) sau poate doar un dispozitiv. Un buffer, fiind un buffer între acele lucruri, vă permite să faceți asta.

2. Traducerea nivelului. Multe tampoane lasă partea de ieșire să fie alimentată de la o tensiune diferită de cea de intrare. Aceasta are utilizări evidente pentru traducerea nivelurilor de tensiune.

3. Digitizare / repetare / curățare. Unele buffere au histerezis, deci pot lua un semnal care încearcă din greu să fie digital, dar nu are timp de creștere foarte bun sau nu se joacă destul de bine cu praguri sau orice altceva, și curățați-l și transformați-l într-un semnal digital frumos, ascuțit, cu margini curate.

4. Izolare fizică Trebuie să trimiteți un semnal digital mai departe decât doriți, lucrurile sunt zgomotoase și un buffer face un repetor excelent. În loc de un pin GPIO pe capătul de recepție care are conectat un picior de urme de PCB, care acționează ca antenă, inductor și condensator și vărsând literalmente indiferent de zgomotul și groaznicul pe care și-l dorește direct în gura căscată a acelui sărac. utilizați un buffer. Acum pinul GPIO vede doar urmele dintre acesta și buffer, iar buclele curente sunt izolate. Heck, puteți chiar să terminați corect semnalul acum, ca cu un rezistor de 50Ω (sau orice altceva), deoarece aveți un tampon pe capătul de transmisie și le puteți încărca în moduri în care nu ați putea încărca niciodată un mic pin mic µC.

5. Conducerea încărcărilor. Sursa dvs. de intrare digitală este cu impedanță ridicată, prea mare pentru a interfața efectiv cu dispozitivul pe care doriți să îl controlați. Un exemplu obișnuit ar putea fi un LED. Deci utilizați un buffer. Selectați unul care poate conduce, să spunem, un 20mA puternic cu ușurință și conduceți LED-ul cu buffer-ul, în loc de semnalul logic direct.

Exemplu: doriți indicatori de stare pe LED-uri pe ceva de genul unei magistrale I2C, dar adăugarea de LED-uri direct la liniile I2C ar cauza probleme de semnalizare. Deci utilizați un buffer.

6. Jertfa . Tampoanele au adesea diverse caracteristici de protecție, cum ar fi protecția ESD etc. Și adesea nu au. În orice caz, ele acționează ca un tampon între ceva și alt lucru. Dacă aveți ceva care ar putea experimenta un fel de condiție tranzitorie care ar putea deteriora ceva, puneți un tampon între acel lucru și sursa tranzitorie.

Altfel spus, jetoanele adoră să explodeze aproape la fel de mult precum le place semiconductorul . Și de cele mai multe ori, când ceva nu merge bine, jetoanele explodează. Fără buffere, adesea orice tranzitoriu care aruncă jetoane la stânga și la dreapta va ajunge adânc în circuitul dvs. și va distruge o grămadă de jetoane simultan. Tampoanele pot preveni acest lucru. Sunt un mare fan al tamponului de sacrificiu.Dacă ceva va exploda, aș prefera să fie un buffer de 50 ¢ și nu un FPGA de 1000 USD.

Acestea sunt câteva dintre cele mai frecvente motive pentru care m-aș putea gândi la capăt. „Sunt sigur că există și alte situații, poate veți obține mai multe răspunsuri cu mai multe utilizări. Cred că toată lumea va fi de acord că tampoanele sunt teribil de utile, chiar dacă la prima vedere, par destul de inutile.

Comentarii

• Și puteți obține acel tampon de 50 de centi într-un DIP și îl puteți pune într-o priză, astfel încât, atunci când este sacrificat zeilor magiei fumului albastru, div id = „3c2638d39c”>

Porțile tampon simple au câteva aplicații:

• În zilele mai vechi, acolo existau un fan-out limitat al unei ieșiri logice, atunci când era alimentat la mai multe intrări ulterioare. Dacă îmi amintesc bine, a fost în jur de 5 pentru TTL LS. Deci, dacă ați utilizat o ieșire pentru a alimenta mai mult de 5 intrări, nivelurile logice nu mai erau garantate. Puteți utiliza buffere pentru a rezolva această problemă. Fiecare tampon ar putea alimenta alte 5 intrări (cu o mică întârziere implicată). Acum, cu CMOS, nu mai este relevant, fanout-ul este mai mare și nu este niciodată o problemă.
• Poate fi folosit pentru a „amplifica” un semnal slab. Dacă semnalul are o impedanță foarte mare și doriți să-l utilizați ca intrare a unui circuit care are o impedanță de intrare scăzută, nivelurile logice nu ar fi în conformitate cu specificațiile. Poate că aceasta este utilizarea în exemplul dvs. specific.
• Poate fi folosit ca o linie mică de întârziere.
• De obicei, buffer-ul are o intrare de declanșare schmitt (dar de obicei desenăm un mic semn de „histerezis”: ⎎ în triunghiul buffer și se pare că nu este cazul tău). Deci, dacă nivelul logic este între ridicat și scăzut, ieșirea este încă definită în mod previzibil (rămâne la nivelul în care este). Acest lucru are multe utilizări atunci când interfațați semnalele analogice (de exemplu, provenind de la senzori) la intrările digitale. De aceea, de fapt, nu le găsim cu ușurință.
  

  Comentarii

  • Amplificarea este exact pe semn. Într-adevăr, aceasta este funcția în ambele. primele dvs. două gloanțe. Nu este o coincidență faptul că un tampon digital folosește simbolul triunghi gol al amplificatoarelor. Acestea funcționează ca un amplificator de curent limitat de tensiune (cu câștig neliniar foarte ). Aceasta este aceeași funcție tampon analogic de tensiune (cum ar fi un opamp configurat ca următor de tensiune). Diferența este că tampoanele digitale acceptă de obicei doar două niveluri de tensiune de ieșire, deci au și câștig de tensiune neliniar.
  • Tradiționalul ” buffer ” este de fapt un opamp în configurația câștigului de unitate. O poartă este utilizată de obicei pentru sarcini mai mici, sau pentru îmbunătățirea marginii logice de la declanșatorul lor integrat schmidt , deoarece logica standard poate găzdui cu ușurință câteva sarcini de mA.
  • Fan out este o utilizare importantă. Vă mulțumim pentru menționare.

Tampoanele sunt utilizate atunci când sunt necesare pentru a îndeplini cerințele nefuncționale, adesea viteza (sau impedanța de intrare / ieșire, care afectează viteza). Un circuit abstractizat de multe ori nu prezintă suficiente detalii pentru a aprecia această nevoie. În circuitul dvs., R1 ar putea fi prea mare pentru a conduce orice este conectat la ieșire la scăzut într-un mod rapid și fiabil.

Un alt motiv s-ar putea ca tamponul să conțină protecție de ieșire (limitarea curentului, protecție ESD).