Dijital Tampon - Çalışma, Tanım, Doğruluk Tablosu, Çift Ters Çevirme, Yayılma

Bir tampon aşaması temelde, giriş akımının çıkış yüklemesinden etkilenmeden çıkışa ulaşmasını sağlayan güçlendirilmiş bir ara aşama.

Bu yazıda dijital arabelleklerin ne olduğunu anlamaya çalışacağız ve tanımına, sembolüne, doğruluk tablosuna, mantık 'NOT' geçidi kullanarak çift ters çevirmeye, dijital arabellek fan out fan girişine, üç durumlu arabelleğe bir göz atacağız. üç durumlu arabellek anahtarı eşdeğeri, Etkin 'YÜKSEK' üç durumlu arabellek, Üç durumlu arabelleği tersine çeviren Etkin 'YÜKSEK', Etkin 'DÜŞÜK' durum üç durumlu arabellek, Üç durumlu ters çeviren Aktif 'DÜŞÜK' Üç durumlu arabellek kontrolü , üç durumlu tampon veri yolu kontrolü ve son olarak, yaygın olarak bulunan dijital tampon ve üç durumlu tampon IC'lere genel bir bakış yapacağız.

Önceki yazılardan birinde dijital çevirici olarak da adlandırılan mantık 'NOT' geçidi hakkında bilgi sahibi olduk. Bir NOT geçidinde çıktı her zaman girdiye tamamlayıcıdır.

Dolayısıyla, giriş 'YÜKSEK' ise çıkış 'DÜŞÜK' olur, giriş 'DÜŞÜK' ise çıkış 'YÜKSEK' olur, bu nedenle buna invertör denir.

Çıkışın girişten ayrılması veya izole edilmesi gereken bir durum olabilir veya girişin oldukça zayıf olabileceği ve bir röle veya transistör vb. Kullanarak sinyalin polaritesini ters çevirmeden daha yüksek akım gerektiren yükleri sürmesi gerektiği durumlarda olabilir. Bu gibi durumlarda dijital tamponlar kullanışlı hale gelir ve sinyal kaynağı ile gerçek yük sürücü aşaması arasında tampon olarak etkin bir şekilde uygulanır.

Böyle mantık kapıları Girişle aynı sinyal çıkışını sağlayabilen ve ara tampon aşaması görevi görebilen, dijital tampon olarak adlandırılır.

Dijital bir arabellek, beslenen sinyalin herhangi bir tersini yapmaz ve mantık 'NOT' geçidi gibi bir 'karar verme' cihazı değildir, ancak girişle aynı çıktıyı verir.

Dijital Arabellek Gösterimi:

Yukarıdaki sembol, üçgenin ucundaki 'o' olmadan 'DEĞİL' mantığına benzer, yani herhangi bir ters çevirme yapmaz.

Dijital arabellek için Boole denklemi Y = A'dır.

'Y' giriş ve 'A' çıkışıdır.

Doğruluk şeması:

'NOT' mantık kapılarını kullanan Çift Ters Çevirme:

İki mantıksal 'NOT' geçidi kullanılarak aşağıdaki şekilde bir dijital arabellek oluşturulabilir:

Giriş sinyali önce sol taraftaki ilk NOT geçidi tarafından ters çevrilir ve tersine çevrilmiş sinyal daha sonra sağ taraftaki bir sonraki 'NOT' geçidi tarafından ters çevrilir, bu da çıkışı girişle aynı yapar.

Neden Dijital Tamponlar Kullanılır

Şimdi, neden dijital tamponun var olduğunu bile kafanızı kaşıyor olabilirsiniz, diğer mantık kapıları gibi herhangi bir işlem yapmıyor, sadece dijital tamponu devreden atıp bir tel parçası bağlayabiliriz …… doğru mu? Aslında pek değil.

İşte cevap : Bir mantık geçidi, herhangi bir işlemi gerçekleştirmek için yüksek bir akıma ihtiyaç duymaz. Sadece düşük akımda bir voltaj seviyesi (5V veya 0V) gerektirmesi yeterlidir.

Tüm mantık geçidi türleri, öncelikle bir dahili amplifikatörü destekler, böylece çıkış, giriş sinyallerine bağlı değildir. Seri olarak iki mantık 'NOT' geçidini basamaklandırırsak, çıkış pinindeki girişle aynı sinyal polaritesini elde ederiz, ancak nispeten daha yüksek akımla. Diğer bir deyişle, dijital tampon, dijital bir amplifikatör gibi çalışır.

Dijital bir tampon, sinyal üreteci aşamaları ile sürücü aşamaları arasında bir izolasyon aşaması olarak kullanılabilir, ayrıca bir devreyi diğerinden etkileyen empedansın önlenmesine yardımcı olur.

Bir dijital tampon, anahtarlama transistörlerini daha verimli bir şekilde sürmek için kullanılabilen daha yüksek akım kapasitesi sağlayabilir.

Dijital arabellek, 'yayılma' özelliği olarak da adlandırılan daha yüksek amplifikasyon sağlar.

Dijital arabellek yayma özelliği:

FAN ÇIKIŞI : Yayılma, bir dijital arabellek (veya herhangi bir dijital IC) tarafından paralel olarak sürülebilen mantık geçitlerinin veya dijital IC'lerin sayısı olarak tanımlanabilir.

Tipik bir dijital arabellek 10 çıkışa sahiptir, bu da dijital arabelleğin 10 dijital IC'yi paralel olarak çalıştırabileceği anlamına gelir.

FAN-IN : Fan girişi, dijital mantık geçidi veya dijital IC tarafından kabul edilebilen dijital girişlerin sayısıdır.

Yukarıdaki şemada, dijital arabellek 1 girişe sahiptir, bu da bir giriş anlamına gelir. '2-girişli' bir mantık 'VE' geçidi, iki adet fan-in'e sahiptir.

Yukarıdaki şemadan, üç farklı mantık geçidinin 3 girişine bir tampon bağlanmıştır.

Yukarıdaki devrede tampon yerine sadece bir parça tel bağlarsak, giriş sinyali yeterli akımla olmayabilir ve voltajın kapılar boyunca düşmesine neden olabilir ve hatta sinyali tanımayabilir.

Sonuç olarak, daha yüksek akım çıkışına sahip bir dijital sinyali yükseltmek için dijital bir tampon kullanılır.

Tri-state Tampon

Artık dijital tamponun ne yaptığını ve neden elektronik devrelerde bulunduğunu biliyoruz. Bu tamponların 'YÜKSEK' ve 'DÜŞÜK' olmak üzere iki durumu vardır. 'Üç durumlu tampon' adı verilen başka bir tür tampon vardır.

Bu arabellekte 'PIN'i etkinleştir' adlı ek bir pin vardır. Etkinleştirme pimini kullanarak çıkışı elektronik olarak girişten bağlayabilir veya bağlantısını kesebiliriz.

Normal bir tampon gibi, dijital amplifikatör olarak çalışır ve giriş sinyaliyle aynı şekilde çıkış sinyali verir, tek fark, çıkışın elektronik olarak bağlanabilmesi ve etkinleştirme pimi ile bağlantısının kesilebilmesidir.

Böylece üçüncü bir durum tanıtıldı, bunda çıkış ne 'YÜKSEK' ne de 'DÜŞÜK' değil, çıkışta açık devre durumu veya yüksek empedans ve giriş sinyallerine yanıt vermeyecek. Bu durum 'HIGH-Z' veya 'HI-Z' olarak adlandırılır.

Yukarıdaki, üç durumlu tamponun eşdeğer devresidir. Etkinleştirme pimi, çıkışı girişe bağlayabilir veya bağlantısını kesebilir.

Dört tür Üç durumlu arabellek vardır:
• Aktif 'YÜKSEK' Üç durumlu tampon
• Aktif 'DÜŞÜK' Üç durumlu tampon
• Aktif 'YÜKSEK' Ters çeviren Üç durumlu tampon
• Üç durumlu arabelleği ters çeviren aktif 'DÜŞÜK'
Her birine sırayla bakalım.

Aktif 'YÜKSEK' üç durumlu tampon

Aktif 'HIGH' üç durumlu tamponda (örneğin: 74LS241), etkinleştirme pinine 'HIGH' veya '1' veya pozitif sinyal uyguladığımızda çıkış pini giriş pinine bağlanır.

Etkinleştirme pimine “LOW” veya “0” veya negatif sinyal uygularsak, çıkış girişten ayrılır ve çıkışın girişe yanıt vermeyeceği ve çıkışın açık devre durumunda olacağı “HI-Z” durumuna geçer.

Etkin 'DÜŞÜK' üç durumlu arabellek

Burada, etkinleştirme pinine 'LOW' veya '0' veya negatif sinyal uyguladığımızda çıkış girişe bağlanacaktır.
Pini etkinleştirmek için “HIGH” veya “1” veya pozitif sinyal uygularsak, çıkışın girişle bağlantısı kesilir ve çıkış “HI-Z” durumunda / açık devre durumunda olacaktır.

Doğruluk şeması:

Aktif 'YÜKSEK' Tersine Üç Durumlu Tampon

Aktif 'YÜKSEK' ters çeviren Üç durumlu tamponda (örnek: 74LS240), kapı mantık 'DEĞİL' kapısı olarak hareket eder, ancak etkinleştirme pini ile.

Etkinleştirme girişine 'YÜKSEK' veya '1' veya pozitif sinyal uygularsak, geçit etkinleştirilir ve çıktısının girdinin tersine çevrildiği / tamamlayıcısı olduğu normal bir mantık 'NOT' geçidi gibi davranır.
Etkinleştirme pinine 'LOW' veya '0' veya negatif sinyal uygularsak, çıkış 'HI-Z' veya açık devre durumunda olacaktır.

Doğruluk şeması:

Etkin 'DÜŞÜK' Üç durumlu arabelleği ters çevirme:

Aktif 'DÜŞÜK' Tersine çeviren Üç durumlu tamponda, kapı mantık 'DEĞİL' kapısı olarak hareket eder, ancak etkin pin ile çalışır.

Pimi etkinleştirmek için 'DÜŞÜK' veya '0' veya negatif sinyal uygularsak, geçit etkinleşir ve normal mantık 'NOT' kapısı gibi çalışır.
Pini etkinleştirmek için 'HIGH' veya '1' veya pozitif sinyal uygularsak, çıkış pini 'HI-Z' durumunda / açık devre durumunda olacaktır.

Doğruluk şeması:

Üç Durumlu Tampon Kontrolü:

Yukarıdan, bir tamponun dijital amplifikasyon sağlayabildiğini ve üç durumlu tamponların çıkışını girişten tamamen ayırabildiğini ve açık devre durumu verebileceğini gördük.

Bu bölümde, üç durumlu tamponun uygulanmasını ve veri iletişimini verimli bir şekilde yönetmek için dijital devrelerde nasıl kullanıldığını öğreneceğiz.

Dijital devrelerde veri taşıyan bir veri yolu / kabloları bulabiliriz, bunlar kablo tıkanıklığını azaltmak / PCB izlerini azaltmak ve ayrıca üretim maliyetini düşürmek için tek bir veri yolunda her türlü veriyi taşır.

Veriyolunun her iki ucunda, birbirleriyle aynı anda iletişim kurmaya çalışan ve çekişme denen bir şey yaratan çoklu mantık cihazları, mikroişlemciler ve mikro denetleyiciler bağlanır.

Bir veriyolundaki bazı cihazlar 'YÜKSEK' ve bazı cihazlar aynı anda 'DÜŞÜK' sürdüğünde, kısa devreye neden olan ve devrede hasara neden olan bir devrede çatışma oluşur.

Üç durumlu tampon, bu tür bir çekişmeyi önleyebilir ve bir veri yolu üzerinden doğru şekilde veri gönderip alabilir.

Üç durumlu arabellek, mantık aygıtlarını, mikro işlemcileri ve mikro denetleyicileri bir veri yolunda birbirinden izole etmek için kullanılır. Bir kod çözücü, yalnızca bir üç-durumlu tampon setinin veriyolundan veri geçirmesine izin verecektir.

Veri kümesi 'A' nın bir mikro denetleyiciye, veri kümesi 'B' nin bir mikroişlemciye ve veri kümesi 'C' nin bazı mantık devrelerine bağlı olup olmadığını söyleyin.

Yukarıdaki şemada tüm tamponlar aktif yüksek üç durumlu tampondur.

Dekoder ENA'yı 'YÜKSEK' olarak ayarladığında, veri seti 'A' etkinleştirilir, artık mikro denetleyici veriyolu üzerinden veri gönderebilir.

İki veri seti 'B' ve 'C' nin geri kalanı 'HI-Z' veya mikroişlemciyi ve şu anda mikro denetleyici tarafından kullanılan mantıksal devreleri veriyolundan elektriksel olarak izole eden çok yüksek empedans durumundadır.

Dekoder ENB'yi 'YÜKSEK' olarak ayarladığında, 'B' veri seti veri yolu üzerinden veri gönderebilir ve 'A' ve 'C' veri kümelerinin geri kalanı 'HI-Z' durumunda veri yolundan izole edilir. Benzer şekilde, veri kümesi 'C' etkinleştirildiğinde.

Veri yolu, çekişmeyi önlemek için belirli bir zamanda 'A' veya 'B' veya 'C' veri setlerinden herhangi biri tarafından kullanılır.

İki üç durumlu arabelleği paralel ve zıt yönde bağlayarak da çift yönlü (çift yönlü) iletişim kurabiliriz. Etkinleştirme pimleri yön kontrolü olarak kullanılabilir. Bu tür uygulamalar için IC 74245 kullanılabilir.

Yaygın olarak bulunan dijital arabelleklerin ve Üç durumlu arabelleklerin listesi şunlardır:

• 74LS07 Hex Ters Çevirmeyen Tampon
• 74LS17 Hex Tampon / Sürücü
74LS244 Sekizli Tampon / Hat Sürücüsü
• 74LS245 Sekizli Çift Yönlü Tampon
• CD4050 Hex Ters Çevirmeyen Tampon
• CD4503 Hex Üç Durumlu Tampon
• HEF40244 Üç Durumlu Sekizli Tampon

Bu, dijital arabelleklerin nasıl çalıştığına ve çeşitli dijital yapılandırmalarına ilişkin tartışmamızı sonlandırıyor, umarım ayrıntıları iyi anlamanıza yardımcı olmuştur. Herhangi bir sorunuz veya öneriniz varsa, lütfen sorularınızı yorum bölümünde belirtin, hızlı bir şekilde cevap alabilirsiniz.