Tampon kapının amacı nedir?


34

Anladığım kadarıyla arabellek geçidi bir NOT geçidinin tam tersidir ve girişi değiştirmez:

Hiçbir şey yapmaz!

Ancak bazen devrelerde kullanılan tampon geçit IC'lerini ve deneyimsiz bir göze hiçbir şey yapmadıklarını görüyorum. Mesela son zamanlarda bir verici takipçisinin çıkışında kullanılan ters çevrilmemiş bir tampon geçidi gördüm, kabaca şöyle bir şey:

Ama neden?

Peki ne zaman biri kendi devresinde bir tampon IC kullanmak ister? Kapının yukarıda belirtilen şematikteki amacı ne olabilir?


1
Bazen farklı mantık aileleri arasındaki bir mantık seviyesi tercümanıdır.
Brian Drummond

@Colin__s Ne? Hayır, yeni bir bildirim aldım ve başlığın gramer hatası olduğunu fark ettim. Cevabımı aldım. Bunun için üzgünüm.
ne yaptığım hakkında hiçbir fikrim yok.

1
Bu durumda özürlerimi aldın, çok kısa olmamalıydım.
Colin

Yanıtlar:


59

Tamponlar ne zaman ihtiyacınız olursa kullanılır ... peki ... bir tampon. Kelimenin tam anlamıyla olduğu gibi. Girdiyi çıktıdan tamponlamanız gerektiğinde kullanılırlar. Tampon kullanmanın sayısız yolu vardır. Mantıksal olarak geçitleri olan dijital mantık geçit tamponları ve analog gerilim için de geçit görevi gören analog tamponlar vardır. İkincisi, sorunuzun kapsamı dışında kalıyor, ancak merak ediyorsanız 'voltaj takipçisi' konusuna bakın.

Peki ne zaman veya neden kullandın? En azından hepsinin en basit ve en ucuz tamponu olduğunda, kolayca bir bakır tel / iz mevcut mu?

İşte birkaç neden:

1. Mantıksal İzolasyon. Çoğu tampon bir ~ OE pimine veya benzerine sahiptir, bir çıkış etkinleştirme pimi. Bu, herhangi bir mantıksal çizgiyi tristatlı bir çizgiye dönüştürmenize olanak tanır. Bu, özellikle iki veri yolunu (gerektiğinde tamponlarla birlikte) veya belki sadece bir cihazı bağlamak veya izole etmek istiyorsanız kullanışlıdır. Bir arabellek, bunlar arasında arabellek olmak, bunu yapmanıza izin verir.

2. Seviye Tercüme. Birçok tampon, çıkış tarafının giriş tarafından farklı bir voltajdan beslenmesini sağlar. Bunun, voltaj seviyelerini çevirmek için bariz kullanımları vardır.

3. Dijitalleştirme / tekrarlama / temizleme. Bazı tamponlar histerezistir, bu yüzden dijital olmak için gerçekten çok zorlanmaya çalışan bir sinyal alabilirler, fakat sadece çok iyi yükselme süreleri yoktur ya da eşiklerle ya da her neyse tam olarak çalmazlar ve onu temizler ve dönüştürürler. güzel, keskin, temiz kenarlı bir dijital sinyal.

4. Fiziksel İzolasyon İstediğinizden daha fazla dijital bir sinyal göndermelisiniz, işler gürültülüdür ve bir tampon harika bir tekrarlayıcı yapar. Alıcı ucundaki bir GPIO pimi yerine, ona bağlı bir pcb izi ayağı bulunan, bir anten, indüktör ve kapasitör gibi davranan ve heck sesini duyan her ne olursa olsun doğrudan o zavallı ağzı ağzı ağzına ne isterse çeker, tampon. Şimdi GPIO pimi yalnızca arabellek ile aradaki izi görüyor ve mevcut döngüler izole ediliyor. Heck, 50Ω'lik bir dirençle (veya her neyse) olduğu gibi sinyali şimdi bile doğru bir şekilde sonlandırabilirsiniz, çünkü gönderme ucunda da bir tampon var ve bunları hiçbir zaman ufak bir uC pimini asla yükleyemeyeceğiniz şekilde yükleyebilirsiniz.

5. Yüklerin yüklenmesi. Dijital giriş kaynağınız yüksek empedansta, kontrol etmek istediğiniz cihaz ile gerçekten arayüz oluşturmak için çok yüksek. Yaygın bir örnek bir LED olabilir. Demek bir tampon kullanıyorsun. Kolayca 20mA ağırlığa sahip bir sürücü seçersiniz ve LED'i doğrudan mantık sinyali yerine tampon ile sürersiniz.

Örnek: I2C veriyolu gibi bir durum için durum göstergesi LED'leri istiyorsunuz, ancak I2C hatlarına doğrudan LED eklemek sinyal sorunlarına neden olabilir. Demek bir tampon kullanıyorsun.

6. Fedakarlık . Tamponlar genellikle ESD koruması vb. Gibi çeşitli koruma özelliklerine sahiptir. Sık sık da kullanmazlar. Fakat her iki şekilde de, bir şey ile bir şey arasında tampon görevi görürler. Bir şeye zarar verebilecek bir tür geçici koşulla karşılaşabilecek bir şeyiniz varsa, o şey ile geçici kaynak arasına bir tampon yerleştirin.

Başka bir deyişle, cipsler yarı iletkenliği sevdikleri kadar patlıyor. Ve çoğu zaman, bir şeyler ters gittiğinde, cips patlar. Tamponlar olmadan, çoğu zaman sol ve sağ cipsleri fırlatan her hangi bir geçici devre devrenizin derinliklerine ulaşacak ve bir kerede bir parça cipsin yok edilmesine neden olacaktır. Tamponlar bunu önleyebilir. Ben kurban tamponunun büyük bir hayranıyım. Eğer bir şey patlayacaksa, 1000 dolarlık bir FPGA değil, 50 ¢ arabellek olmasını tercih ederim.

Bunlar kafamın üstünde düşünebilmemin en yaygın sebeplerinden bazıları. Eminim başka durumlar da vardır, belki daha fazla kullanımla daha fazla cevap alırsınız. Bence herkes tamponların son derece yararlı olduğu konusunda hemfikir olacak, ilk bakışta bile anlamsız görünüyorlar.


9
Ve 50-santimetrelik tamponu bir DIP içerisine yerleştirip bir prize sokabilirsiniz, böylece sihirli mavi duman tanrılarına kurban edildiğinde, bu sadece onu ortaya çıkarmak ve içine yeni bir tane koymak;)
ThreePhaseEel

5
Ayrıca, gecikme ekleyerek 2 sinyali senkronize etmek için tampon kullanılabilir.
MathieuL,

4
Cevabınız OP’nin davasını içermelidir: yani bir sonraki etabın giriş empedansı, Q1’in davranışını değiştirerek R1’le paralel değildir.
Warren Young

1
+1: harika cevap ve çok sayıda referans bilgisi sadece bir yerde! Sadece bir nitpick: "tamponların histerezisi", " bazı tamponların histerezisi" gibi bir şeyle değiştirilmelidir . Analog sinyalleri artırmak için bile kullanılamayanlar.
Lorenzo Donati, 10

1
@LorenzoDonati Nitpicking, düzenlemeler gibi her zaman beklerim. İyi cevaplar vermek için elimden geleni yapıyorum ama kimse mükemmel değil, bu yüzden başkaları herhangi bir hata veya sorunu düzeltmek için zaman ayırdıklarında çok teşekkür ederim. Ve kesinlikle haklısın, sadece bazı tamponların histerezisi var. Buna göre cevabı güncelleyeceğim, teşekkürler! :)
metacollin

9

Basit tampon kapıları birkaç uygulamaya sahiptir:

  • Daha eski günlerde, birden fazla müteakip girişe beslendiğinde, bir mantık çıktısının sınırlı fanatiği var . Doğru hatırlıyorsam, TTL LS için 5 civarındaydı. Dolayısıyla, 5'ten fazla girişi beslemek için bir çıktı kullandıysanız, mantık seviyeleri artık garanti edilememiştir. Bu sorunu çözmek için tampon kullanabilirsiniz. Her bir tampon başka 5 girişi besleyebilir (az miktarda gecikmeyle birlikte). Şimdi, CMOS ile, artık gerçekten alakalı değil, fanout büyüklük emirleridir ve hiçbir zaman sorun olmaz.
  • Zayıf bir sinyali "yükseltmek" için kullanılabilir. Sinyal çok yüksek bir empedansa sahipse ve bunu düşük giriş empedanslı bir devrenin girişi olarak kullanmak istiyorsanız, mantık seviyeleri spesifikasyonlar içinde olmaz. Belki de bu sizin örneğinizdeki kullanımdır.
  • Küçük bir gecikme çizgisi olarak kullanılabilir.
  • Genellikle, tampon bir schmitt tetikleme girişine sahiptir (ancak daha sonra genellikle küçük bir "histerezis" işareti çizeriz: triangle arabellek üçgeninde, ve sizin durumunuz değil gibi görünüyor). Dolayısıyla, mantık seviyesi yüksek ve düşük arasında ise, çıkış hala tahmin edilebilir şekilde tanımlanır (olduğu seviyeye kalır). Bunun analog sinyalleri (örn. Sensörlerden gelen) dijital girişlere bağlarken çok kullanımı vardır.

Bunun dışında pek fazla kullanım yoktur. Bu yüzden aslında bunları kolayca bulamıyoruz.


2
Amplifikasyon tam işarette. Aslında bu, ilk iki merminizdeki işlevdir. Dijital bir tamponun, amplifikatörlerin boş üçgen sembolünü kullanması tesadüf değildir. Gerilim sınırlı akım yükselticisi olarak işlev görürler ( çok doğrusal olmayan kazanç ile). Aynı fonksiyon bir analog voltaj tamponu (voltaj izleyici olarak yapılandırılmış bir opamp gibi). Aradaki fark, dijital tamponların genellikle sadece iki çıkış voltajı seviyesini desteklemesidir, bu yüzden bazı doğrusal olmayan voltaj kazançları da vardır.
Kevin Cathcart

1
Geleneksel fiili "tampon" aslında birlik kazancı konfigürasyonunda bir opamptır. Bir kapı genellikle daha küçük yükler için veya entegre schmidt tetikleyiciden mantık kenarı gelişimi için kullanılır, çünkü standart mantık birkaç mA yükünü kolayca alabilir.
Sarhoş Kod Maymun

1
Fan çıkışı önemli bir kullanımdır. Bahsettiğin için teşekkürler.
Joel B,

5

Tamponlar, işlev dışı gereksinimleri, genellikle hız (veya hızı etkileyen giriş / çıkış empedansı) gereksinimlerini karşılamak için gerektiğinde kullanılır. Soyutlanmış bir devre genellikle bu ihtiyacı karşılamak için yeterli ayrıntı göstermez. Devrenizde, R1 çıkışa bağlı olanı hızlı ve güvenilir bir şekilde düşük seviyeye çekmek için çok yüksek olabilir.

Başka bir neden, tamponun çıkış koruması içermesi olabilir (akım sınırlama, ESD koruması).

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.