บัฟเฟอร์ดิจิตอล-บางครั้งวงจรอาจต้องแยกลอจิกเกตของวงจรโดยไม่ต้องอาศัยอินเวอร์เตอร์ นั่นคือสิ่งที่บัฟเฟอร์ดิจิทัลให้ข้อดี ไม่เพียงแต่ให้ความสามารถในการแยก แต่ยังเพิ่มความแรงของสัญญาณของวงจรด้วย นี่เป็นแนวทางที่มีประสิทธิภาพเนื่องจากช่วยให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพสูงสุดของวงจร โดยทั่วไปแล้วสิ่งเหล่านี้ยังถ่ายโอนแรงดันจากวงจรหนึ่งไปยังอีกวงจรหนึ่ง การทำความเข้าใจบัฟเฟอร์ดิจิทัลเป็นจุดประสงค์ และฟังก์ชันการทำงานของบัฟเฟอร์อาจดูเหมือนล้นหลาม ที่ WellPCB เราจะแนะนำทิศทางที่ถูกต้องสู่บัฟเฟอร์ดิจิทัล มาเริ่มกันเลย!
บัฟเฟอร์ดิจิตอลคืออะไร?
(สัญลักษณ์บัฟเฟอร์ดิจิตอล)
แหล่งที่มา: วิกิมีเดียคอมมอนส์
บัฟเฟอร์ดิจิทัลหรือที่เรียกว่าบัฟเฟอร์แรงดันไฟฟ้าทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ โดยทั่วไปจะแยกทั้งแหล่งอินพุตและเอาต์พุตออกจากกัน ในระหว่างกระบวนการแยก บัฟเฟอร์แรงดันจะใช้แรงดันไฟฟ้าที่ตรงกับแรงดันไฟฟ้าขาเข้า นอกจากนี้ยังสามารถลบแรงดันไฟฟ้าออกจากวงจรได้ ส่งผลให้กระแสไฟไหลผ่านน้อยที่สุดโดยไม่รบกวนวงจรหลัก ทำให้ปลอดภัยจากความเสียหาย โดยทั่วไปแล้ว สิ่งเหล่านี้ต้องการระดับแรงดันไฟฟ้าต่ำ เหมาะอย่างยิ่งที่ 0V หรือ 5V
(ภาพแสดงรีเลย์)
นอกจากนี้ยังช่วยป้องกันไม่ให้แหล่งสัญญาณเปลี่ยนผ่านโหลด เช่น หลอดไฟ รีเลย์ และโซลินอยด์ บัฟเฟอร์ดิจิตอลยังให้ความสามารถในการควบคุมการเปิดและปิดการรับส่งข้อมูลสำหรับแอปพลิเคชันทั่วไป เช่น รีจิสเตอร์ ฟลิปฟลอป และไดรเวอร์บัส ซึ่งทำให้สิ่งเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เหล่านี้ประกอบด้วยขั้วเอาท์พุทที่ส่งสัญญาณสูงหรือต่ำโดยอาศัยค่าอินพุต
เหตุใดเราจึงควรใช้บัฟเฟอร์ดิจิทัล
(บัฟเฟอร์ดิจิตอลถ่ายโอนแรงดันไฟฟ้าจากวงจรหนึ่งไปยังอีกวงจรหนึ่ง)
บัฟเฟอร์ดิจิตอลส่งแรงดันไฟฟ้าจากอิมพีแดนซ์เอาต์พุตสูงไปยังวงจรที่สองด้วยอิมพีแดนซ์อินพุตต่ำ ซึ่งจะป้องกันไม่ให้อิมพีแดนซ์สูงไปรบกวนวงจรหลัก นอกจากนี้ยังเพิ่มความจุกระแสไฟ ทำให้ทรานซิสเตอร์สวิตช์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
ประเภทของบัฟเฟอร์ดิจิทัล
ในปัจจุบัน บัฟเฟอร์ดิจิทัลหลักสองตัวมีบัฟเฟอร์แรงดันไฟฟ้าอินพุตเดียวและบัฟเฟอร์ดิจิทัลแบบไตรสถานะ
บัฟเฟอร์แรงดันไฟขาเข้าเดียว
บัฟเฟอร์แรงดันไฟฟ้าอินพุตเดี่ยวไม่ทำการผกผันหรือปรับเปลี่ยนสัญญาณอินพุต มีอยู่สองประเภท ได้แก่ บัฟเฟอร์การกลับด้านและบัฟเฟอร์ที่ไม่กลับด้าน
บัฟเฟอร์กลับด้าน
บัฟเฟอร์การกลับด้านกำหนดค่าให้เป็นสถานะตรงข้ามกับแหล่งสัญญาณเข้า ตัวอย่างเช่น จะตั้งค่าอินพุตเป็นสูง หากเอาต์พุตตั้งค่าเป็นต่ำ การใช้งานทั่วไปสำหรับอินเวอร์เตอร์รวมถึงเครื่องของรัฐ ตัวถอดรหัส และอุปกรณ์ดิจิทัลอื่นๆ
บัฟเฟอร์ที่ไม่กลับด้าน
ตามชื่อที่แนะนำ บัฟเฟอร์ที่ไม่กลับด้านจะไม่ทำการผกผัน ในกรณีนี้ อินพุตจะดึงแรงดันไฟฟ้าสูงหรือต่ำและส่งออกค่า อินพุตกำหนดว่าเทอร์มินัลเอาต์พุตให้ค่าสูงหรือต่ำ ในเงื่อนไขนี้ เอาต์พุตจะตั้งค่าให้สูงที่สุดเท่าที่อินพุตตั้งค่าไว้
บัฟเฟอร์ดิจิตอล Tri-State
Tri-state Buffer ซึ่งทำหน้าที่เป็นสวิตช์ควบคุมอินพุต ตัดเอาต์พุตทางอิเล็กทรอนิกส์ออกจากวงจรอินพุต สิ่งนี้เกิดขึ้นผ่านพินอินพุตสัญญาณที่เปิดใช้งานหรือการควบคุมภายนอก ผลคือสัญญาณควบคุมทำหน้าที่เป็นสัญญาณลอจิก 0 หรือสัญญาณลอจิก 1 ทำให้ Tri-state Buffer อยู่ในสถานะที่เอาต์พุตทำงานได้ตามปกติ นอกจากนี้ยังอาจเข้าสู่สถานะอื่นที่ตัดการเชื่อมต่อหรือบล็อกเอาต์พุต
จากนั้นเอาต์พุตจะปิดในขณะที่อยู่ในสถานะที่สามทำให้วงจรเปิดขึ้น ส่งผลให้เอาต์พุตไม่ได้ตั้งค่าสูงหรือต่ำเกินไป แต่จะผลิตอิมพีแดนซ์สูงที่เรียกว่า HIGH-Z หรือ HI-Z ซึ่งไม่ตอบสนองต่อสัญญาณอินพุต ผลที่ตามมาคือกระแสจากอุปทานยังคงถูกปิดกั้น
เรายังให้รายละเอียดเกี่ยวกับบัฟเฟอร์ดิจิทัลแบบไตรสถานะสามประเภทด้านล่าง:
Active High Tri-State Digital Buffer
พินเอาต์พุตจะเชื่อมต่อกับพินอินพุตหลังจากใช้สัญญาณบวกสูงกับพินที่เปิดใช้งาน สิ่งนี้จะทริกเกอร์บัฟเฟอร์ไตรสถานะสูงที่ทำงานอยู่
การใช้สัญญาณต่ำหรือลบกับพินเปิดใช้งานจะทำให้เอาต์พุตตัดการเชื่อมต่อจากอินพุต หลังจากนั้นจะตั้งค่าเป็นสถานะ HI-Z บังคับให้เอาต์พุตไม่ตอบสนองต่ออินพุต ในขณะเดียวกัน เอาต์พุตจะกำหนดค่าเป็นสภาวะวงจรเปิด
บัฟเฟอร์ดิจิตอล-Active Low Tri-State Digital Buffer
ในบัฟเฟอร์ไตรสถานะต่ำที่ใช้งานอยู่ เอาต์พุตจะเชื่อมต่อกับอินพุต นอกจากนี้ สิ่งนี้เกิดขึ้นหลังจากใช้สัญญาณต่ำหรือลบกับพินที่เปิดใช้งาน อย่างไรก็ตาม การใช้สัญญาณที่สูงหรือสัญญาณบวกกับพินที่เปิดใช้งานนั้นให้ผลลัพธ์ที่ต่างออกไป นั่นเป็นเพราะมันทำให้เอาต์พุตถูกตัดการเชื่อมต่อจากอินพุต จากนั้นเอาต์พุตจะเข้าสู่สภาวะวงจรเปิดในขณะที่อยู่ในสถานะ HI-Z
กลับบัฟเฟอร์ดิจิตอล Tri-State
ระหว่างบัฟเฟอร์ไตรสถานะที่ใช้งานอยู่ เกตและฟังก์ชันพินเปิดใช้งานเป็นเกตตรรกะ NOT การใช้สัญญาณสูงหรือบวกกับพินเปิดใช้งานจะทำให้เปิดใช้งานได้ จากนั้นจะทำงานคล้ายกับลอจิกเกตปกติ เงื่อนไขนี้ทำให้เอาต์พุตผกผันกับอินพุต หากพินเปิดใช้งานได้รับสัญญาณต่ำหรือลบ เอาต์พุตจะกำหนดค่าเป็นวงจรเปิดหรือ HI-Z
บัฟเฟอร์ดิจิตอล-จุดประสงค์ของ Buffer Gate คืออะไร?
(ภาพแสดงสัญลักษณ์ประตูกันชน)
แหล่งที่มา: วิกิมีเดียคอมมอนส์
บทบาทของบัฟเฟอร์เกทเกี่ยวข้องกับการขยายสัญญาณบนวงจร ทำได้โดยการปรับปรุงความจุปัจจุบันของสัญญาณที่อ่อนแอ ให้ความสามารถในการขับเคลื่อนโหลด โดยทั่วไป วงจรบัฟเฟอร์จะมีรูปสามเหลี่ยมที่ไม่มีฟองอากาศของอินเวอร์เตอร์ที่ขั้วเอาท์พุท บัฟเฟอร์ยังอาจเกิดขึ้นบนเอาต์พุตโอเพ่นคอลเลคเตอร์ สัญญาณแอนะล็อก เช่น เซ็นเซอร์ สามารถเชื่อมต่อกับอินพุตดิจิตอลผ่านเกตได้
บัฟเฟอร์ดิจิตอล-อะไรคือความแตกต่างระหว่างบัฟเฟอร์และอินเวอร์เตอร์
(ภาพแสดงตัวอย่างอินเวอร์เตอร์บนวงจร)
แหล่งที่มา: วิกิมีเดียคอมมอนส์
อินเวอร์เตอร์ทำกระบวนการผกผันของสัญญาณอินพุตของวงจรที่มีเอาต์พุต ตัวอย่างเช่น จะตั้งค่าเอาต์พุตเป็น HIGH เมื่ออินพุตกำหนดค่าเป็น LOW และจะบังคับให้เอาต์พุตเป็น LOW เมื่ออินพุตตั้งค่าเป็น HIGH ในขณะเดียวกัน บัฟเฟอร์จะเพิ่มความแรงของสัญญาณเล็กน้อย
แอปพลิเคชั่น Digital Buffer
วงจรควบคุม: มีประโยชน์สำหรับรถไฟใต้ดิน เครื่องบิน และกระบวนการผลิต
(บัฟเฟอร์ดิจิทัลเป็นเรื่องปกติในรถไฟใต้ดิน)
วงจรวัดอุณหภูมิ: ตัวอย่างของวงจรการวัดอุณหภูมิ ได้แก่ หม้อไอน้ำและเครื่องบินที่บินในพื้นที่เย็น
(หม้อต้มมีบัฟเฟอร์ดิจิตอลสำหรับวัดอุณหภูมิ)
วงจรสเตรนเกจ: ข้อบกพร่องในการวัดเหล่านี้พบได้ในปีกเครื่องบิน สะพาน และลำแสงไอของอาคาร
(บัฟเฟอร์ดิจิทัลสามารถช่วยวัดข้อบกพร่องที่พบในปีกเครื่องบินได้)
สรุป
โดยรวมแล้ว บัฟเฟอร์แรงดันจะถ่ายโอนแรงดันจากอิมพีแดนซ์สูงไปยังวงจรอื่นที่มีอิมพีแดนซ์ต่ำ นอกจากนี้ยังช่วยเสริมกำลังสัญญาณของวงจรด้วยการขยายสัญญาณ วัตถุประสงค์หลักประการหนึ่งเกี่ยวข้องกับการแยกแหล่งอินพุตและเอาต์พุตของวงจรออกจากกัน ผลก็คือ แรงดันไฟจะลดลงหรือตรงกับอินพุต การทำเช่นนี้ทำให้กระแสไฟไหลผ่านน้อยที่สุดในขณะที่ป้องกันวงจรหลัก นอกจากนี้ บัฟเฟอร์ดิจิทัลยังมีความสำคัญสำหรับรีจิสเตอร์ เนื่องจากมีความสามารถในการควบคุมการถ่ายโอนข้อมูลแบบเปิด-ปิด
คุณมีคำถามใด ๆ เกี่ยวกับบักเกอร์ดิจิทัลหรือไม่? รู้สึกอิสระที่จะติดต่อเรา!
