Digitalni vmesnik - Delujoč, Definicija, Tabela resnic, Dvojna inverzija, Odzračevanje

Digitalni vmesnik - Delujoč, Definicija, Tabela resnic, Dvojna inverzija, Odzračevanje

Puferska stopnja je v bistvu ojačana vmesna stopnja, ki omogoča, da vhodni tok doseže izhod, ne da bi nanj vplivala obremenitev izhoda.



V tem prispevku bomo poskušali razumeti, kaj so digitalni vmesni pomnilniki, in si bomo ogledali njegovo definicijo, simbol, tabelo resnic, dvojno inverzijo z uporabo logičnih vrat 'NOT', ventilator izhodnega ventilatorja digitalnega vmesnika, vmesni vmesnik tri države, enakovreden stikalo medpomnilnika treh stanj, aktivni vmesni vmesnik “HIGH”, invertirni vmesni vmesnik “HIGH”, aktivni vmesni vmesnik “LOW”, vmesni vmesnik “LOW” in vmesni vmesnik , nadzor stanja podatkovnega vodila medpomnilnika tri države in na koncu bomo pregledali splošno dostopne IC-je digitalnega vmesnika in vmesnega pomnilnika tri države.

V enem od prejšnjih prispevkov smo spoznali logična vrata »NOT«, ki jih imenujemo tudi digitalni pretvornik. V vratih NOT je izhod vedno komplementaren vhodu.



Torej, če je vhod “HIGH”, se izhod spremeni v “LOW”, če je vhod “LOW”, izhod postane “HIGH”, zato se to imenuje pretvornik.

Lahko pride do situacije, ko je treba izhod ločiti ali izolirati od vhoda, ali v primerih, ko je vhod lahko precej šibek in mora voziti obremenitve, ki zahtevajo večji tok, ne da bi z relejem ali tranzistorjem obrnili polarnost signala itd. V takih primerih postanejo digitalni medpomnilniki koristni in se učinkovito uporabljajo kot medpomnilniki med virom signala in dejansko stopnjo gonilnika obremenitve.



Taka logična vrata ki lahko oddaja izhodni signal enako kot vhod in deluje kot vmesna stopnja medpomnilnika, se imenuje digitalni medpomnilnik.

Digitalni vmesnik ne izvaja nobene inverzije dovedenega signala in tudi ni naprava za 'odločanje', kot so logična vrata 'NOT', ampak daje enak izhod kot vhod.

Prikaz digitalnega vmesnika:

digitalni medpomnilnik

Zgornji simbol je podoben logičnim vratom »NOT« brez »o« na konici trikotnika, kar pomeni, da ne izvaja nobene inverzije.

Logična enačba za digitalni vmesnik je Y = A.

'Y' je vhod in 'A' izhod.

Tabela resnice:

Dvojna inverzija z uporabo logičnih vrat 'NOT':

Digitalni medpomnilnik je mogoče izdelati z uporabo dveh logičnih vrat 'NOT' na naslednji način:

digitalno vmesno vezje, ki prikazuje dvojno inverzijo

Vhodni signal najprej obrnejo prva vrata NOT na levi strani, obrnjeni signal pa nato naslednja vrata 'NOT' na desni strani, zaradi česar je izhod enak vhodu.

Zakaj se uporabljajo digitalni odbojniki

Zdaj se morda opraskate po glavi, zakaj digitalni vmesnik sploh obstaja, ne deluje tako kot drugi logični vhodi, lahko bi digitalni vmesnik preprosto vrgli iz vezja in povezali kos žice ... ... pravilno? No res ne.

Tu je odgovor : Logična vrata za izvajanje operacij ne zahtevajo velikega toka. Potreben je le nivo napetosti (5V ali 0V) pri nizkem toku.

Vse vrste logičnih vrat podpirajo predvsem vgrajeni ojačevalnik, tako da izhod ni odvisen od vhodnih signalov. Če zaporedno kaskadiramo dve vhodni logični 'NOT', dobimo enako polarnost signala kot vhod na izhodnem zatiču, vendar z razmeroma višjim tokom. Z drugimi besedami, digitalni vmesnik deluje kot digitalni ojačevalnik.

Digitalni vmesnik se lahko uporablja kot stopnja izolacije med stopnjami generatorja signala in stopnjami gonilnika, prav tako pa pomaga preprečevati impedanco, ki vpliva na eno vezje.

Digitalni medpomnilnik lahko zagotovi večje tokovne zmogljivosti, ki jih je mogoče uporabiti za učinkovitejši pogon preklopnih tranzistorjev.

Digitalni medpomnilnik zagotavlja večje ojačanje, ki se imenuje tudi 'odzračevanje'.

Zmožnost digitalnega vmesnega ventilatorja:

izhod digitalnega vmesnega ventilatorja

FAN-OUT : Odzračevanje lahko definiramo kot število logičnih vrat ali digitalnih IC, ki jih lahko vzporedno poganja digitalni vmesnik (ali katere koli digitalne IC).

Tipični digitalni vmesnik ima ventilator od 10, kar pomeni, da lahko digitalni vmesnik vzporedno poganja 10 digitalnih IC.

PRIJAVI : Vpihavanje je število digitalnih vhodov, ki jih lahko sprejmejo digitalna logična vrata ali digitalna IC.

V zgornji shemi ima digitalni vmesnik ventilator 1, kar pomeni en vhod. Vhodna logična ločnica 'IN' z 2 vhodoma ima ventilatorja dva in tako naprej.

Iz zgornje sheme je medpomnilnik povezan na 3 vhode treh različnih logičnih vrat.

Če le priključimo kos žice na mesto medpomnilnika v zgornjem vezju, vhodni signal morda nima dovolj toka in povzroči padec napetosti na vratih in morda niti ne prepozna signala.

V zaključku se torej digitalni vmesnik uporablja za ojačanje digitalnega signala z višjim izhodnim tokom.

Tri-državni odbojnik

Zdaj vemo, kaj naredi digitalni vmesnik in zakaj obstaja v elektronskih vezjih. Ti medpomnilniki imajo dve stanji „HIGH“ in „LOW“. Obstaja še ena vrsta vmesnega pomnilnika, imenovana 'Tri-state buffer'.

Ta medpomnilnik ima dodaten zatič, imenovan »Omogoči zatič«. S pomočjo vtiča za omogočanje lahko elektronsko priključimo ali odklopimo izhod iz vhoda.

Tako kot običajni medpomnilnik deluje tudi kot digitalni ojačevalnik in daje izhodni signal enak vhodnemu signalu, edina razlika je v tem, da je izhod mogoče elektronsko priključiti in odklopiti z omogočnim zatičem.

Uvedeno je torej tretje stanje, pri čemer izhod ni niti „HIGH“ niti „LOW“, temveč stanje odprtega vezja ali visoka impedanca na izhodu in se ne bo odzival na vhodne signale. To stanje se imenuje 'HIGH-Z' ali 'HI-Z'.

puferski tristat

Zgoraj je enakovredno vezje medpomnilnika s tremi stanji. Omogočilni zatič lahko poveže ali odklopi izhod z vhoda.

Obstajajo štiri vrste vmesnega pomnilnika Tri-state:
• Aktivni vmesni vmesnik »HIGH« v treh stanjih
• Aktivni vmesni vmesni pomnilnik „LOW“
• Aktivni “HIGH” Inverting Tri-state buffer
• Aktivna “LOW” invertiranje meddržavnega medpomnilnika
Oglejmo si vsako od njih zaporedno.

Aktivni vmesni pomnilnik s tremi stanji 'HIGH'

digitalno medpomnilnik aktivno visoko stanje

V aktivnem vmesnem medpomnilniku „HIGH“ (na primer: 74LS241) se izhodni zatič poveže z vhodnim zatičem, ko na vtiču za omogočanje uporabimo „HIGH“ ali „1“ ali pozitivni signal.

Če na vtič za omogočanje uporabimo »LOW« ali »0« ali negativni signal, se izhod odklopi od vhoda in preide v stanje »HI-Z«, kjer se izhod ne bo odzval na vhod, izhod pa bo v stanju odprtega vezja.

Aktivni medpomnilnik s tremi stanji 'LOW'

avtive low tri state

Tu bo izhod povezan z vhodom, ko bomo na vtiču za omogočanje uporabili “LOW” ali “0” ali negativni signal.
Če za omogočanje zatiča uporabimo “HIGH” ali “1” ali pozitivni signal, se izhod odklopi od vhoda in izhod bo v stanju “HI-Z” / odprto vezje.

Tabela resnic:

Aktivni “HIGH” invertirni medpomnilnik treh držav

V aktivnem pretvorniku »HIGH« za tri stanja (primer: 74LS240) vrata delujejo kot logična vrata »NOT«, vendar z vtičem za omogočanje.

Če na vhodu za omogočanje uporabimo “HIGH” ali “1” ali pozitiven signal, se vrata aktivirajo in delujejo kot običajna logična vrata “NOT”, kjer je njihov izhod inverzija / komplementarnost vhoda.
Če na vtič za omogočanje uporabimo “LOW” ali “0” ali negativni signal, bo izhod v stanju “HI-Z” ali odprtem vezju.

Tabela resnice:

Aktivni „LOW“ obračalni tridržavni medpomnilnik:

digitalni medpomnilnik je aktiven v nizkem stanju

V aktivnem 'LOW' invertirnem tridržavnem vmesnem pomnilniku vrata delujejo kot logična vrata 'NOT', vendar z vtičem za omogočanje.

Če uporabimo »LOW« ali »0« ali negativni signal, da omogočimo pin, se vrata aktivirajo in delujejo kot običajna logična vrata »NOT«.
Če za omogočanje zatiča uporabimo “HIGH” ali “1” ali pozitivni signal, bo izhodni zatič v stanju “HI-Z” / odprto vezje.

Tabela resnic:

Nadzor medpomnilnika v treh državah:

Iz zgoraj navedenega smo videli, da lahko medpomnilnik zagotavlja digitalno ojačanje, tridržavni odbojniki pa lahko popolnoma odklopijo svoj izhod iz vhoda in dajo stanje odprtega vezja.

V tem poglavju bomo spoznali uporabo tridržavnega medpomnilnika in kako se uporablja v digitalnih vezjih za učinkovito upravljanje podatkovne komunikacije.

V digitalnih vezjih lahko najdemo podatkovno vodilo / žice, ki prenašajo podatke; v enem vodilu prenašajo vse vrste podatkov, da zmanjšajo preobremenjenost ožičenja / zmanjšajo sledi PCB in zmanjšajo tudi proizvodne stroške.

Na vsakem koncu vodila je povezanih več logičnih naprav, mikroprocesorjev in mikrokrmilnikov, ki poskušajo medsebojno komunicirati, kar ustvarja nekaj, kar se imenuje prepir.

V vezju pride do spora, ko nekatere naprave v vodilu poganjajo 'HIGH', nekatere pa hkrati 'LOW', kar povzroči kratek stik in škodo v vezju.

Tridržavni vmesnik se lahko izogne ​​takim sporom in pravilno pošilja in prejema podatke po vodilu.

Nadzor podatkovnega vodila medpomnilnika v treh državah:

Tridržavni medpomnilnik se uporablja za ločevanje logičnih naprav, mikroprocesorjev in mikrokrmilnikov med seboj v podatkovnem vodilu. Dekoder omogoča, da samo en niz vmesnih pomnilnikov s tremi stanji posreduje podatke skozi vodilo.

Recimo, če je nabor podatkov 'A' povezan z mikrokrmilnikom, nabor podatkov 'B' na mikroprocesor in nabor podatkov 'C' na nekatera logična vezja.

V zgornji shemi so vsi vmesni pomnilniki aktivni vmesni pomnilnik z visokim stanjem.

Ko dekoder nastavi ENA “HIGH”, je nabor podatkov “A” omogočen, zdaj lahko mikrokrmilnik pošilja podatke po vodilu.

Preostala dva nabora podatkov 'B' in 'C' sta v stanju 'HI-Z' ali zelo visoki impedanci, ki električno izolira mikroprocesor in logična vezja od vodila, ki ga trenutno uporablja mikrokrmilnik.

Ko dekoder nastavi ENB “HIGH”, lahko nabor podatkov “B” pošlje podatke prek vodila, ostali nabori podatkov “A” in “C” pa so izolirani od vodila v stanju “HI-Z”. Podobno, kadar je omogočen nabor podatkov „C“.

Podatkovno vodilo v določenem času uporablja kdor koli izmed naborov podatkov 'A' ali 'B' ali 'C', da prepreči spore.

Dupleksno (dvosmerno) komunikacijo lahko vzpostavimo tudi tako, da vzporedno in v nasprotni smeri povežemo dve medpomnilniki treh stanj. Omogočilne zatiče lahko uporabite kot krmiljenje smeri. Za takšno uporabo je mogoče uporabiti IC 74245.

Spodaj je splošno dostopen seznam digitalnih medpomnilnikov in vmesnih pomnilnikov v treh stanjih:

• 74LS07 Hex neinvertirni pufer
• 74LS17 šestnajstiški vmesnik / gonilnik
• 74LS244 osmerni gonilnik / linijski gonilnik
• 74LS245 oktalen dvosmerni pufer
• CD4050 Hex neinvertirni pufer
• CD4503 Hex tridržavni pufer
• HEF40244 tridržavni oktalni pufer

S tem smo zaključili našo razpravo o delovanju digitalnih medpomnilnikov in njihovih različnih digitalnih konfiguracijah, upam, da vam je pomagal dobro razumeti podrobnosti. Če imate dodatna vprašanja ali predloge, jih izrazite v oddelku za komentarje, da boste lahko hitro odgovorili.




Prejšnja: Kako delujejo Logic Gates Naprej: Razumevanje vlečnih in vlečnih uporov z diagrami in formulami