Tampon numérique - travail, définition, table de vérité, double inversion, fan-out

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Un étage tampon essentiellement un étage intermédiaire renforcé qui permet au courant d'entrée d'atteindre la sortie sans être affecté par la charge de sortie.

Dans cet article, nous essaierons de comprendre ce que sont les tampons numériques, et nous examinerons sa définition, son symbole, sa table de vérité, sa double inversion en utilisant la porte logique «NOT», le fan out du tampon numérique, le tampon à trois états, Commutateur de tampon à trois états équivalent, tampon à trois états actif «HIGH», tampon à trois états inverseur «HIGH» actif, tampon à trois états à l'état «LOW» actif, tampon à trois états inverseur «LOW» actif, contrôle de tampon à trois états , le contrôle de bus de données de tampon à trois états et enfin, nous prendrons un aperçu des CI tampons numériques et tampons à trois états couramment disponibles.



Dans l'un des articles précédents, nous avons appris la porte logique «NON», également appelée onduleur numérique. Dans une porte NOT, la sortie est toujours complémentaire de l'entrée.

Donc, si l'entrée est «HIGH», la sortie devient «LOW», si l'entrée est «LOW», la sortie devient «HIGH», c'est ce qu'on appelle un inverseur.



Il peut y avoir une situation où la sortie doit être séparée ou isolée de l'entrée, ou dans les cas où l'entrée peut être assez faible et doit entraîner des charges nécessitant un courant plus élevé sans inverser la polarité du signal à l'aide d'un relais, ou d'un transistor, etc. Dans de telles situations, les tampons numériques deviennent utiles et sont effectivement appliqués en tant que tampons entre la source de signal et l'étage d'attaque de charge réel.

Tel des portes logiques qui peut fournir une sortie de signal identique à l'entrée et agir comme un étage tampon intermédiaire est appelé tampon numérique.

Un tampon numérique n'effectue aucune inversion du signal alimenté et ce n'est pas non plus un dispositif de «prise de décision», comme la porte logique «NON», mais donne la même sortie que l'entrée.

Illustration du tampon numérique:

tampon numérique

Le symbole ci-dessus est similaire à la porte logique 'NON' sans le 'o' à la pointe du triangle, ce qui signifie qu'il n'effectue aucune inversion.

L'équation booléenne du tampon numérique est Y = A.

«Y» est l'entrée et la sortie «A».

Table de vérité:

Double inversion utilisant des portes logiques «NON»:

Un tampon numérique peut être construit en utilisant deux portes logiques «NON» de la manière suivante:

circuit tampon numérique montrant une double inversion

Le signal d'entrée est d'abord inversé par la première porte NOT sur le côté gauche et le signal inversé est ensuite inversé par la prochaine porte «NON» sur le côté droit, ce qui rend la sortie identique à l'entrée.

Pourquoi les tampons numériques sont utilisés

Maintenant, vous pourriez vous gratter la tête pourquoi le tampon numérique existe même, il ne fait aucune opération comme les autres portes logiques, nous pourrions simplement jeter le tampon numérique hors d'un circuit et connecter un morceau de fil …… .correct? Eh bien pas vraiment.

Voici la réponse : Une porte logique ne nécessite pas de courant élevé pour effectuer des opérations. Cela nécessite juste un niveau de tension (5V ou 0V) à faible courant suffit.

Tous les types de portes logiques prennent principalement en charge un amplificateur intégré afin que la sortie ne dépende pas des signaux d'entrée. Si nous montons en cascade deux portes logiques «NON» en série, nous obtenons la même polarité de signal que l'entrée sur la broche de sortie, mais avec un courant relativement plus élevé. En d'autres termes, le tampon numérique fonctionne comme un amplificateur numérique.

Un tampon numérique peut être utilisé comme étage d'isolement entre les étages de générateur de signal et les étages de commande et il permet également d'éviter que l'impédance n'affecte un circuit à un autre.

Un tampon numérique peut fournir une capacité de courant plus élevée qui peut être utilisée pour piloter plus efficacement les transistors de commutation.

Le tampon numérique fournit une amplification plus élevée qui est également appelée capacité de «fan-out».

Capacité de sortie du tampon numérique:

tampon numérique fan out

VENTILATEUR : Le fan-out peut être défini comme le nombre de portes logiques ou de circuits intégrés numériques pouvant être pilotés en parallèle par un tampon numérique (ou tout autre circuit intégré numérique).

Un tampon numérique typique a une répartition de 10, ce qui signifie que le tampon numérique peut piloter 10 circuits intégrés numériques en parallèle.

VENTILATEUR : Le fan-in est le nombre d'entrées numériques qui peuvent être acceptées par la porte logique numérique ou le circuit intégré numérique.

Dans le schéma ci-dessus, le tampon numérique a une entrée de 1, ce qui signifie une entrée. Une porte logique «ET» à «2 entrées» a un fan-in de deux et ainsi de suite.

D'après le schéma ci-dessus, un tampon est connecté aux 3 entrées de trois portes logiques différentes.

Si nous connectons simplement un morceau de fil à la place du tampon dans le circuit ci-dessus, le signal d'entrée peut ne pas être avec un courant suffisant et provoquer une chute de tension à travers les portes et peut même ne pas reconnaître le signal.

Donc, en conclusion, un tampon numérique est utilisé pour amplifier un signal numérique avec une sortie de courant plus élevée.

Tampon à trois états

Nous savons maintenant ce que fait un tampon numérique et pourquoi il existe dans les circuits électroniques. Ces tampons ont deux états «HIGH» et «LOW». Il existe un autre type de tampon appelé «tampon à trois états».

Ce tampon a une broche supplémentaire appelée «Activer la broche». En utilisant la broche d'activation, nous pouvons connecter ou déconnecter la sortie de l'entrée électroniquement.

Comme un tampon normal, il fonctionne comme un amplificateur numérique et donne le même signal de sortie que le signal d'entrée, la seule différence est que la sortie peut être connectée et déconnectée électroniquement par la broche d'activation.

Ainsi, un troisième état est introduit, en cela la sortie n'est ni «HIGH» ni «LOW» mais un état de circuit ouvert ou une impédance élevée à la sortie et ne répondra pas aux signaux d'entrée. Cet état est appelé «HIGH-Z» ou «HI-Z».

tampon tristate

Ce qui précède est le circuit équivalent du tampon à trois états. La broche d'activation peut connecter ou déconnecter la sortie de l'entrée.

Il existe quatre types de tampon à trois états:
• Tampon à trois états actif «HIGH»
• Tampon à trois états «LOW» actif
• Tampon inverseur à trois états actif «HIGH»
• Tampon inverseur à trois états actif «LOW»
Examinons chacun d’entre eux de manière séquentielle.

Tampon à trois états actif «HIGH»

tampon numérique actif état haut

Dans le tampon à trois états actif «HIGH» (par exemple: 74LS241), la broche de sortie est connectée à la broche d'entrée lorsque nous appliquons un signal «HIGH» ou «1» ou positif à la broche d'activation.

Si nous appliquons un signal «LOW» ou «0» ou négatif à la broche d'activation, la sortie se déconnecte de l'entrée et passe à l'état «HI-Z» où la sortie ne répondra pas à l'entrée et la sortie sera en état de circuit ouvert.

Tampon actif à trois états «LOW»

état bas de tri avtive

Ici, la sortie sera connectée à l'entrée lorsque nous appliquons un signal «LOW» ou «0» ou négatif à la broche d'activation.
Si nous appliquons un signal «HIGH» ou «1» ou positif pour activer la broche, la sortie se déconnecte de l'entrée et la sortie sera à l'état «HI-Z» / état de circuit ouvert.

Table de vérité:

Tampon à trois états inverseur actif «HIGH»

Dans le tampon à trois états inverseur «HIGH» actif (exemple: 74LS240), la porte agit comme une porte logique «NON» mais, avec la broche de validation.

Si nous appliquons un signal «HAUT» ou «1» ou positif à l'entrée de validation, la porte s'active et agit comme une porte logique régulière «NON» où sa sortie est une inversion / complémentaire de l'entrée.
Si nous appliquons un signal «LOW» ou «0» ou négatif à la broche d'activation, la sortie sera à l'état «HI-Z» ou en circuit ouvert.

Table de vérité:

Tampon inverseur à trois états actif «LOW»:

tampon numérique actif état bas

Dans le tampon à trois états inverseurs «LOW» actif, la porte agit comme une porte logique «NON» mais, avec la broche de validation.

Si nous appliquons un signal «BAS» ou «0» ou négatif pour activer la broche, la porte s'active et fonctionne comme une porte logique normale «NON».
Si nous appliquons un signal «HIGH» ou «1» ou positif pour activer la broche, la broche de sortie sera à l'état «HI-Z» / état de circuit ouvert.

Table de vérité:

Contrôle de tampon à trois états:

D'après ce qui précède, nous avons vu qu'un tampon peut fournir une amplification numérique et que les tampons à trois états peuvent complètement déconnecter sa sortie de l'entrée et donner un état de circuit ouvert.

Dans cette section, nous allons découvrir l'application du tampon à trois états et comment il est utilisé dans les circuits numériques pour gérer efficacement la communication de données.

Dans les circuits numériques, nous pouvons trouver un bus de données / des fils transportant des données, ils transportent toutes sortes de données dans un seul bus pour réduire la congestion du câblage / réduire les traces de PCB et réduire les coûts de fabrication.

À chaque extrémité du bus, plusieurs dispositifs logiques, microprocesseurs et microcontrôleurs sont connectés qui essaient de communiquer les uns avec les autres simultanément, ce qui crée quelque chose appelé conflit.

Un conflit se produit dans un circuit lorsque certains dispositifs dans un bus pilotent «HIGH» et certains appareils pilotent «LOW» simultanément, ce qui provoque un court-circuit et endommage un circuit.

Un tampon à trois états peut éviter une telle contention et envoyer et recevoir correctement des données sur un bus.

Contrôle du bus de données de tampon à trois états:

Le tampon à trois états est utilisé pour isoler les dispositifs logiques, les microprocesseurs et les microcontrôleurs les uns des autres dans un bus de données. Un décodeur permettra à un seul ensemble de tampons à trois états de transmettre des données à travers le bus.

Dites si l'ensemble de données «A» est connecté à un microcontrôleur, l'ensemble de données «B» à un microprocesseur et l'ensemble de données «C» à certains circuits logiques.

Dans le schéma ci-dessus, tous les tampons sont des tampons actifs à trois états élevés.

Lorsque le décodeur règle ENA «HIGH», le jeu de données «A» est activé, le microcontrôleur peut maintenant envoyer des données via le bus.

Le reste des deux ensembles de données «B» et «C» sont à l'état «HI-Z» ou à très haute impédance qui isole électriquement le microprocesseur et les circuits logiques du bus, qui est actuellement utilisé par le microcontrôleur.

Lorsque le décodeur règle ENB sur «HIGH», l'ensemble de données «B» peut envoyer des données sur le bus et le reste des ensembles de données «A» et «C» sont isolés du bus à l'état «HI-Z». De même, lorsque le jeu de données «C» est activé.

Le bus de données est utilisé par n'importe lequel des ensembles de données «A» ou «B» ou «C» à un moment donné pour éviter les conflits.

Nous pouvons également établir une communication duplex (bidirectionnelle) en connectant deux tampons à trois états en parallèle et dans le sens opposé. Les broches d'activation peuvent être utilisées comme contrôle de direction. Pour ce type d'applications, l'IC 74245 peut être utilisé.

Voici la liste couramment disponible des tampons numériques et des tampons à trois états:

• Tampon hexadécimal non inverseur 74LS07
• Pilote / tampon hexadécimal 74LS17
• 74LS244 Tampon octal / Pilote de ligne
• Tampon bidirectionnel octal 74LS245
• Tampon hexadécimal non inverseur CD4050
• Tampon hexadécimal à trois états CD4503
• Tampon octal à trois états HEF40244

Ceci conclut notre discussion sur le fonctionnement des tampons numériques et leurs différentes configurations numériques, j'espère que cela vous a aidé à bien comprendre les détails. Si vous avez d'autres questions ou suggestions, veuillez exprimer vos questions dans la section des commentaires, vous pouvez obtenir une réponse rapide.




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