버퍼 단계는 기본적으로 강화 된 중간 단계로 출력 부하의 영향을받지 않고 입력 전류가 출력에 도달 할 수 있도록합니다.
이 포스트에서 우리는 디지털 버퍼가 무엇인지 이해하려고 노력할 것이며, 그 정의, 기호, 진리표, 논리“NOT”게이트를 사용한 이중 반전, 디지털 버퍼 팬 아웃 팬 인, 3 상태 버퍼, 트라이 상태 버퍼 스위치 동등, 활성 'HIGH'트라이-스테이트 버퍼, 활성 'HIGH'반전 트라이-스테이트 버퍼, 활성 'LOW'상태 트라이-스테이트 버퍼, 활성 'LOW'반전 트라이-스테이트 버퍼, 트라이-스테이트 버퍼 제어 , 3 상태 버퍼 데이터 버스 제어를 끝으로 일반적으로 사용 가능한 디지털 버퍼 및 3 상태 버퍼 IC에 대한 개요를 살펴 보겠습니다.
이전 게시물 중 하나에서 디지털 인버터라고도하는 논리 'NOT'게이트에 대해 배웠습니다. NOT 게이트에서 출력은 항상 입력을 보완합니다.
따라서 입력이 'HIGH'이면 출력이 'LOW'가되고 입력이 'LOW'이면 출력이 'HIGH'가되므로이를 인버터라고합니다.
출력을 입력에서 분리하거나 분리해야하는 상황이나 입력이 매우 약하고 릴레이 또는 트랜지스터 등을 사용하여 신호의 극성을 반전하지 않고 더 높은 전류가 필요한 부하를 구동해야하는 경우가있을 수 있습니다. 이러한 상황에서 디지털 버퍼는 유용 해지고 신호 소스와 실제로드 드라이버 단계 사이의 버퍼로 효과적으로 적용됩니다.
이러한 논리 게이트 입력과 동일한 신호 출력을 전달하고 중간 버퍼 단계로 작동 할 수있는 것을 디지털 버퍼라고합니다.
디지털 버퍼는 공급 된 신호의 반전을 수행하지 않으며 논리 'NOT'게이트와 같은 '의사 결정'장치도 아니지만 입력과 동일한 출력을 제공합니다.
디지털 버퍼 그림 :
위의 기호는 삼각형 끝에 'o'가없는 논리 'NOT'게이트와 유사하며 이는 반전을 수행하지 않음을 의미합니다.
디지털 버퍼의 부울 방정식은 Y = A입니다.
'Y'는 입력 및 'A'출력입니다.
진실 테이블 :
논리 'NOT'게이트를 사용하는 이중 반전 :
다음과 같은 방식으로 두 개의 논리 'NOT'게이트를 사용하여 디지털 버퍼를 구성 할 수 있습니다.
입력 신호는 먼저 왼쪽의 첫 번째 NOT 게이트에 의해 반전되고 반전 된 신호는 오른쪽의 다음 'NOT'게이트에 의해 더 반전되어 출력이 입력과 동일하게됩니다.
디지털 버퍼가 사용되는 이유
이제 디지털 버퍼가 존재하는 이유를 긁적 일 수 있습니다. 다른 로직 게이트처럼 작동하지 않습니다. 디지털 버퍼를 회로에서 버리고 와이어를 연결할 수 있습니다 ……. 맞습니까? 글쎄,별로.
여기에 답이 있습니다 : 로직 게이트는 어떤 작업을 수행하기 위해 높은 전류를 필요로하지 않습니다. 저 전류에서 전압 레벨 (5V 또는 0V) 만 있으면 충분합니다.
모든 유형의 로직 게이트는 기본적으로 내장 증폭기를 지원하므로 출력이 입력 신호에 의존하지 않습니다. 두 개의 로직 'NOT'게이트를 직렬로 연결하면 출력 핀의 입력과 동일한 신호 극성을 얻지 만 상대적으로 높은 전류를 사용합니다. 즉, 디지털 버퍼는 디지털 증폭기처럼 작동합니다.
디지털 버퍼는 신호 발생기 단계와 드라이버 단계 사이의 절연 단계로 사용될 수 있으며 임피던스가 다른 회로에 영향을 미치는 것을 방지하는 데 도움이됩니다.
디지털 버퍼는 스위칭 트랜지스터를보다 효율적으로 구동하는 데 사용할 수있는 더 높은 전류 용량을 제공 할 수 있습니다.
디지털 버퍼는 '팬 아웃'기능이라고도하는 더 높은 증폭을 제공합니다.
디지털 버퍼 팬 아웃 기능 :
팬 아웃 : 팬 아웃은 디지털 버퍼 (또는 디지털 IC)에 의해 병렬로 구동 될 수있는 논리 게이트 또는 디지털 IC의 수로 정의 할 수 있습니다.
일반적인 디지털 버퍼의 팬 아웃은 10 개이므로 디지털 버퍼가 10 개의 디지털 IC를 병렬로 구동 할 수 있습니다.
팬인 : 팬인은 디지털 로직 게이트 또는 디지털 IC에서 허용 할 수있는 디지털 입력의 수입니다.
위의 회로도에서 디지털 버퍼에는 1 개의 팬인이 있으며 이는 하나의 입력을 의미합니다. '2 입력'로직 'AND'게이트에는 2 개의 팬인이 있습니다.
위의 회로도에서 버퍼는 3 개의 서로 다른 논리 게이트의 3 개 입력에 연결됩니다.
위의 회로에서 버퍼 대신 와이어를 연결하면 입력 신호에 충분한 전류가 흐르지 않고 게이트에서 전압이 떨어지고 신호를 인식하지 못할 수도 있습니다.
결론적으로 디지털 버퍼는 더 높은 전류 출력으로 디지털 신호를 증폭하는 데 사용됩니다.
Tri-state 버퍼
이제 우리는 디지털 버퍼가하는 일과 그것이 전자 회로에 존재하는 이유를 알게되었습니다. 이러한 버퍼에는 'HIGH'와 'LOW'의 두 가지 상태가 있습니다. “Tri-state 버퍼”라는 또 다른 유형의 버퍼가 있습니다.
이 버퍼에는 'Enable pin'이라는 추가 핀이 있습니다. 활성화 핀을 사용하여 입력의 출력을 전자적으로 연결하거나 분리 할 수 있습니다.
일반 버퍼와 마찬가지로 디지털 증폭기로 작동하고 입력 신호와 동일한 출력 신호를 제공합니다. 유일한 차이점은 출력이 활성화 핀에 의해 전자적으로 연결 및 분리 될 수 있다는 것입니다.
따라서 세 번째 상태가 도입됩니다. 여기서 출력은 'HIGH'도 'LOW'도 아니지만 출력에서 개방 회로 상태 또는 고 임피던스이며 입력 신호에 응답하지 않습니다. 이 상태를 'HIGH-Z'또는 'HI-Z'라고합니다.
위는 tri-state 버퍼의 등가 회로입니다. 활성화 핀은 입력에서 출력을 연결하거나 분리 할 수 있습니다.
Tri-state 버퍼에는 네 가지 유형이 있습니다.
• 활성“HIGH”Tri-state 버퍼
• 활성 'LOW'Tri-state 버퍼
• 활성 'HIGH'반전 Tri-state 버퍼
• 활성 'LOW'반전 Tri-state 버퍼
순서대로 살펴 보겠습니다.
활성 'HIGH'3 상태 버퍼
활성 'HIGH'3 상태 버퍼 (예 : 74LS241)에서 'HIGH'또는 '1'또는 활성화 핀에서 양의 신호를 적용하면 출력 핀이 입력 핀에 연결됩니다.
활성화 핀에 'LOW'또는 '0'또는 네거티브 신호를 적용하면 출력이 입력에서 분리되고 출력이 입력에 응답하지 않고 출력이 개방 회로 상태가되는 'HI-Z'상태가됩니다.
활성 'LOW'3 상태 버퍼
여기서 출력은 활성화 핀에서 'LOW'또는 '0'또는 네거티브 신호를 적용 할 때 입력에 연결됩니다.
핀을 활성화하기 위해“HIGH”또는“1”또는 양의 신호를 적용하면 출력이 입력에서 분리되고 출력은“HI-Z”상태 / 개방 회로 상태가됩니다.
진실 테이블 :
활성 'HIGH'반전 Tri-state 버퍼
활성 'HIGH'반전 Tri-state 버퍼 (예 : 74LS240)에서 게이트는 논리 'NOT'게이트 역할을하지만 활성화 핀을 사용합니다.
활성화 입력에 'HIGH'또는 '1'또는 양의 신호를 적용하면 게이트가 활성화되고 출력이 입력의 반전 / 보완 인 일반 논리 'NOT'게이트처럼 작동합니다.
활성화 핀에 'LOW'또는 '0'또는 네거티브 신호를 적용하면 출력은 'HI-Z'또는 개방 회로 상태가됩니다.
진실 테이블 :
활성 'LOW'반전 Tri-state 버퍼 :
활성 'LOW'반전 Tri-state 버퍼에서 게이트는 논리 'NOT'게이트 역할을하지만 활성화 핀이 있습니다.
핀을 활성화하기 위해 'LOW'또는 '0'또는 네거티브 신호를 적용하면 게이트가 활성화되고 일반 논리 'NOT'게이트처럼 작동합니다.
핀을 활성화하기 위해“HIGH”또는“1”또는 양의 신호를 적용하면 출력 핀은“HI-Z”상태 / 개방 회로 상태가됩니다.
진실 테이블 :
Tri-state 버퍼 제어 :
위에서 우리는 버퍼가 디지털 증폭을 제공 할 수 있고 3 상태 버퍼가 입력에서 출력을 완전히 분리하고 개방 회로 상태를 제공 할 수 있음을 알았습니다.
이 섹션에서는 3 상태 버퍼의 적용과 데이터 통신을 효율적으로 관리하기 위해 디지털 회로에서 어떻게 사용되는지에 대해 알아 봅니다.
디지털 회로에서 데이터를 전달하는 데이터 버스 / 와이어를 찾을 수 있으며, 단일 버스에 모든 종류의 데이터를 전달하여 배선 혼잡을 줄이고 PCB 트레이스를 줄이고 제조 비용을 절감 할 수 있습니다.
버스의 각 끝에는 여러 논리 장치, 마이크로 프로세서 및 마이크로 컨트롤러가 연결되어 동시에 서로 통신을 시도하여 경합이라는 것을 생성합니다.
버스의 일부 장치가 'HIGH'를 구동하고 일부 장치가 동시에 'LOW'를 구동하여 단락을 일으키고 회로에 손상을 줄 때 회로에서 경쟁이 발생합니다.
Tri-state 버퍼는 이러한 경합을 피하고 버스를 통해 데이터를 적절하게 송수신 할 수 있습니다.
3 상태 버퍼는 데이터 버스에서 논리 장치, 마이크로 프로세서 및 마이크로 컨트롤러를 서로 분리하는 데 사용됩니다. 디코더는 한 세트의 tri-state 버퍼 만 버스를 통해 데이터를 전달할 수 있도록합니다.
데이터 세트 'A'가 마이크로 컨트롤러에 연결되고 데이터 세트 'B'가 마이크로 프로세서에 연결되고 데이터 세트 'C'가 일부 논리 회로에 연결되어 있다고 가정 해보십시오.
위의 회로도에서 모든 버퍼는 활성 높은 3 상태 버퍼입니다.
디코더가 ENA를 'HIGH'로 설정하면 데이터 세트 'A'가 활성화되고 이제 마이크로 컨트롤러가 버스를 통해 데이터를 전송할 수 있습니다.
나머지 두 데이터 세트 'B'와 'C'는 'HI-Z'또는 마이크로 프로세서와 논리 회로를 버스에서 전기적으로 분리하는 매우 높은 임피던스 상태에 있으며 현재 마이크로 컨트롤러에서 사용됩니다.
디코더가 ENB를 'HIGH'로 설정하면 데이터 세트 'B'가 버스를 통해 데이터를 전송할 수 있으며 나머지 데이터 세트 'A'와 'C'는 'HI-Z'상태에서 버스로부터 분리됩니다. 마찬가지로 데이터 세트 'C'가 활성화 된 경우입니다.
데이터 버스는 경합을 방지하기 위해 주어진 시간에 데이터 세트 'A', 'B'또는 'C'에 의해 사용됩니다.
또한 두 개의 3 상태 버퍼를 병렬 및 반대 방향으로 연결하여 이중 (양방향) 통신을 설정할 수도 있습니다. 활성화 핀은 방향 제어로 사용할 수 있습니다. 이러한 종류의 애플리케이션을 위해 IC 74245를 사용할 수 있습니다.
일반적으로 사용 가능한 디지털 버퍼 및 Tri-state 버퍼 목록은 다음과 같습니다.
• 74LS07 Hex 비 반전 버퍼
• 74LS17 Hex 버퍼 / 드라이버
• 74LS244 옥탈 버퍼 / 라인 드라이버
• 74LS245 옥탈 양방향 버퍼
• CD4050 Hex 비 반전 버퍼
• CD4503 Hex Tri-state 버퍼
• HEF40244 Tri-state Octal 버퍼
이것으로 디지털 버퍼의 작동 방식과 다양한 디지털 구성에 대한 논의를 마칩니다. 세부 사항을 잘 이해하는 데 도움이 되었기를 바랍니다. 추가 질문이나 제안이 있으시면 빠른 답변을 받으실 수 있습니다.
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