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Digitalpuffer – eine umfassende Anleitung

Digitalpuffer-Manchmal muss eine Schaltung möglicherweise die Logik -Tore einer Schaltung isolieren, ohne sich auf einen Wechselrichter zu verlassen. Hier bietet ein digitaler Puffer Vorteile. Es bietet nicht nur Isolationsfunktionen, sondern steigert auch die Signalstärke des Schaltkreises. Dies ist ein effektiver Ansatz, da er eine optimale Leistung der Schaltung gewährleistet.  Im Allgemeinen übertragen diese auch die Spannung von einer Schaltung auf eine andere. Ein digitaler Puffer zu verstehen ist der Zweck, und seine Funktionalität kann überwältigend erscheinen. Bei WellPCB führen wir in die richtige Richtung zu digitalen Puffern. Also lasst uns anfangen!

Was sind digitale Puffer?

Digitalpuffer 1

(Digitales Puffersymbol)

Quelle: Wikimedia Commons

Ein digitaler Puffer, ansonsten als Spannungspuffer bezeichnet, dient als elektronisches Schaltungselement. Im Allgemeinen isoliert es sowohl die Eingangs- als auch die Ausgangsquellen voneinander. Während des Isolationsprozesses wendet ein Spannungspuffer eine Spannung an, die der Eingangsspannung entspricht. Es könnte auch die Spannung von der Schaltung abziehen. Infolgedessen fließt der minimale Strom durch sie, ohne den Hauptkreis zu stören, und hält sie vor Schäden sicher. In der Regel erfordern diese einen niedrigen Spannungsniveau, der bei 0V oder 5 V ideal ist.

Digitalpuffer 2

(Bild zeigt ein Relais)

Darüber hinaus hilft dies zu verhindern, dass die Signalquelle durch Lasten wie Lampen, Relais und Magnetoide ändert. Digitale Puffer bieten auch Funktionen für die Datenübertragungsregelung für gemeinsame Anwendungen wie Register, Flip -Flops und Busfahrer, wodurch sie äußerst wichtig sind. Diese bestehen aus Ausgangsklemmen, die ein hohes oder niedriges Signal liefern und sich auf seinen Eingangswert verlassen.

Warum sollten wir einen digitalen Puffer verwenden?

Digitalpuffer 3

  (Ein digitaler Puffer überträgt die Spannung von einer Schaltung zum nächsten.) 

Digitale Puffer übertragen die Spannung von einer hohen Ausgangsimpedanz auf den zweiten Schaltkreis mit einer niedrigen Eingangsimpedanz. Dies verhindert, dass die hohe Impedanz den Hauptkreislauf stört. Darüber hinaus steigert es die Stromkapazität und leitet die Switch -Transistoren effizienter ab.

Digitalpuffer-Arten von digitalen Puffern

Derzeit existieren zwei digitale Hauptpuffer ein einzelner Eingangsspannungspuffer und ein Digitalpuffer von Tri-State. 

Digitalpuffer-Einzeleingangsspannungspuffer

Einzeleingangsspannungspuffer führen keine Eingangssignalinversion oder -Modifikationen durch. Es gibt zwei Typen, invertierende Puffer und nicht invertierende Puffer. 

Inverting Puffer

Ein invertierender Puffer konfiguriert in einem Zustand gegenüber der Eingangsquelle. Zum Beispiel wird der Eingang auf Hoch gesetzt, wenn der Ausgang auf niedrig setzt. Gemeinsame Anwendungen für einen Wechselrichter umfassen Staatsmaschinen, Decoder und verschiedene andere digitale Geräte.

Nicht invertierender Puffer

Wie der Name schon sagt, führt ein nicht invertierender Puffer keine Inversion durch. In diesem Fall zieht der Eingang eine hohe oder niedrige Spannung an und gibt seinen Wert aus. Die Eingabe bestimmt, ob die Ausgangsanschluss einen hohen oder niedrigen Wert liefert. In diesem Zustand setzt der Ausgang auf so hoch wie die Eingabe ein.

Digitalpuffer Tri-State

Der Tri-State-Puffer, der als Eingangsregelschalter dient, schneidet den Ausgang elektronisch vom Eingangskreis ab. Dies erfolgt durch den Aktivierungsstift oder die externe Steuerung des Signaleingangs. Tatsächlich wirkt das Steuersignal als Logik 0 oder Logik 1-Signal, wodurch der Tri-State-Puffer in einen Zustand wird, in dem die Ausgabe normal ausgeführt wird. Es kann auch in einen anderen Zustand eintreten, der seine Ausgabe abtrennt oder blockiert.

Dann schaltet sich der Ausgang im dritten Zustand ab und führt dazu, dass sich die Schaltung öffnet. Infolgedessen wird der Ausgang nicht zu hoch oder niedrig eingestellt. Stattdessen erzeugt es eine hohe Impedanz, die als High-Z oder Hi-Z bezeichnet wird und nicht auf das Eingangssignal reagiert. Der Strom aus der Versorgungsspannung bleibt also ausgesperrt.

Im Folgenden werden die drei Arten von Tri-State-Digitalpuffern näher erläutert:

Tri-State-Digitalpuffer mit aktivem Hochpegel

Der Ausgangspin wird mit dem Eingangspin verbunden, nachdem ein hohes positives Signal an den Enable-Pin angelegt wurde.  Dadurch wird der Active-High-Tri-State-Puffer ausgelöst.

Durch Anlegen eines niedrigen oder negativen Signals an den Enable-Pin wird der Ausgang vom Eingang getrennt. Danach geht er in den HI-Z-Zustand über, so dass der Ausgang nicht mehr auf den Eingang reagiert. In der Zwischenzeit wird der Ausgang in einen offenen Schaltkreiszustand konfiguriert.

Aktiver Low-Tri-State-Digitalpuffer

Bei dem Tri-State-Puffer mit aktivem Low-Zustand ist der Ausgang mit dem Eingang verbunden. Dies geschieht nach dem Anlegen eines niedrigen oder negativen Signals an den Enable-Pin. Das Anlegen eines hohen oder positiven Signals an den Enable-Pin hat jedoch einen anderen Effekt. Es bewirkt nämlich, dass sich der Ausgang vom Eingang trennt. Dann geht der Ausgang in einen offenen Stromkreis über und bleibt im HI-Z-Zustand.

Invertierender Tri-State-Digitalpuffer

Beim aktiven Tri-State-Puffer funktionieren das Gate und der Enable-Pin als logisches NOT-Gate. Durch Anlegen eines hohen oder positiven Signals an den Enable-Pin wird dieser aktiviert. Von da an funktioniert er ähnlich wie ein normales Logikgatter. In diesem Zustand ist der Ausgang umgekehrt zum Eingang. Erhält der Enable-Pin ein niedriges oder negatives Signal, wird der Ausgang zu einem offenen Stromkreis oder HI-Z konfiguriert.

Digitalpuffer-Was ist der Zweck eines Puffergatters?

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 (Das Bild zeigt das Symbol eines Puffergatters)

Quelle: Wikimedia Commons

Die Aufgabe eines Puffergatters besteht darin, eine Signalverstärkung in einer Schaltung durchzuführen. Dies wird erreicht, indem die Stromkapazität eines schwachen Signals verbessert wird, so dass es die Fähigkeit erhält, eine Last zu treiben. Im Allgemeinen enthalten Pufferschaltungen ein Dreieck ohne Inverterblase am Ausgangsanschluss. Puffer können auch am offenen Kollektorausgang gebildet werden. Analoge Signale, z. B. von Sensoren, können über das Gate mit digitalen Eingängen verbunden werden. 

Was ist der Unterschied zwischen Puffern und Invertern?

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(Das Bild zeigt ein Beispiel für einen Inverter in einer Schaltung)

Quelle: Wikimedia Commons

Ein Inverter führt die Invertierung des Eingangssignals einer Schaltung mit dem Ausgang durch. Zum Beispiel setzt er den Ausgang auf HIGH, wenn der Eingang auf LOW konfiguriert ist. Und er zwingt den Ausgang auf LOW, wenn der Eingang auf HIGH gesetzt wird. In der Zwischenzeit verbessert der Puffer leicht die Signalstärke.

Digitalpuffer-Anwendungen des digitalen Puffers

Steuerschaltungen: Nützlich für U-Bahnen, Flugzeuge und Fertigungsprozesse.

(Digitale Puffer sind in U-Bahnen weit verbreitet)

Schaltungen zur Temperaturmessung: Beispiele für Temperaturmesskreise sind Heizkessel und Flugzeuge, die in kalten Gegenden fliegen.

(Heizkessel enthalten einen digitalen Puffer zur Messung der Temperaturen)

Dehnungsmessstreifen-Schaltungen: Diese messen Defekte in Flugzeugflügeln, Brücken und I-Trägern von Gebäuden.

(Ein digitaler Puffer kann bei der Messung von Defekten in Flugzeugflügeln helfen).

Fazit

Insgesamt überträgt ein Spannungspuffer die Spannung von einem Schaltkreis mit hoher Impedanz auf einen anderen Schaltkreis mit niedriger Impedanz. Außerdem verstärkt er das Signal der Schaltung durch Verstärkung. Einer der Hauptzwecke besteht darin, die Eingangs- und Ausgangsquellen der Schaltung voneinander zu trennen. Dadurch wird die Spannung gesenkt oder an den Eingang angepasst. Dadurch kann ein minimaler Strom fließen, während der Hauptstromkreis geschützt wird. Darüber hinaus sind digitale Puffer für Register von entscheidender Bedeutung, da sie die Steuerung der Ein-Aus-Datenübertragung ermöglichen.

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