버퍼 게이트의 목적은 무엇입니까?

내가 알기로 버퍼 게이트는 NOT 게이트와 반대이며 입력을 변경하지 않습니다.

그러나 때로는 회로에 사용되는 버퍼 게이트 IC를 보았고 경험이없는 사람들에게는 전혀 아무것도하지 않는 것 같습니다. 예를 들어 최근에 나는 이미 터 팔로워의 출력에 사용되는 비 반전 버퍼 게이트를 보았습니다.

그렇다면 언제 회로에 버퍼 IC를 사용해야합니까? 위에서 언급 한 회로도에서 게이트의 목적은 무엇입니까?

버퍼는 버퍼가 필요할 때마다 사용됩니다. 단어의 문자 적 ​​의미에서와 같이. 출력에서 입력을 버퍼링해야 할 때 사용됩니다. 버퍼를 사용하는 수많은 방법이 있습니다. 통과 논리적 인 디지털 논리 게이트 버퍼가 있으며 통과로서 작동하지만 아날로그 전압을위한 아날로그 버퍼가 있습니다. 후자는 당신의 질문의 범위를 벗어난 것이지만, 궁금하다면 '전압 추종자'를 찾으십시오.

언제 또는 왜 하나를 사용 하시겠습니까? 적어도 가장 간단하고 저렴한 버퍼라면 구리 와이어 / 트레이스를 쉽게 사용할 수 있습니까?

몇 가지 이유는 다음과 같습니다.

1. 논리적 격리. 대부분의 버퍼에는 ~ OE 핀 또는 이와 유사한 출력 활성화 핀이 있습니다. 이를 통해 모든 로직 라인을 3 상태 로직으로 바꿀 수 있습니다. 이 기능은 두 개의 버스 (필요한 경우 두 가지 방법으로 버퍼 포함) 또는 장치를 연결하거나 분리하려는 경우에 특히 유용합니다. 그것들 사이의 버퍼 인 버퍼는 그렇게 할 수 있습니다.

2. 레벨 번역. 많은 버퍼는 출력측이 입력측과 다른 전압으로부터 전원을 공급 받도록합니다. 이것은 전압 레벨 변환에 명백한 용도가 있습니다.

3. 디지털화 / 반복 / 정리. 일부 버퍼에는 히스테리시스가 있으므로 디지털로 만들기 위해 열심히 노력하고 있지만 상승 시간이 매우 좋지 않거나 임계 값 등으로 제대로 재생되지 않는 신호를 취할 수 있습니다. 훌륭하고 날카 롭고 깔끔한 디지털 신호.

4. 물리적 격리 원하는대로 디지털 신호를 보내야하고 노이즈가 심하며 버퍼가 훌륭한 리피터가됩니다. 수신단의 GPIO 핀 대신 연결된 PCB 트레이스가 안테나, 인덕터 및 커패시터로 작동하고 문자 그대로 그 불쌍한 핀의 입을 벌리고있는 모든 잡음과 끔찍함을 구토하는 대신 완충기. 이제 GPIO 핀은 핀과 버퍼 사이의 트레이스 만보고 전류 루프는 분리됩니다. 전송 종단에 버퍼가 있고 엉성한 작은 µC 핀을로드 할 수없는 방식으로로드 할 수 있기 때문에 50Ω 저항 (또는 기타)을 사용하여 신호를 올바르게 종단 할 수있다.

5. 구동 부하. 디지털 입력 소스가 임피던스가 너무 커서 실제로 제어하려는 장치와 인터페이스 할 수 없습니다. 일반적인 예는 LED 일 수 있습니다. 따라서 버퍼를 사용합니다. 20mA를 쉽게 구동 할 수있는 것을 선택하고 로직 신호 대신 버퍼로 LED를 구동합니다.

예 : I2C 버스와 같은 상태 표시 LED를 원하지만 I2C 라인에 직접 LED를 추가하면 신호 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서 버퍼를 사용합니다.

6. 희생 . 버퍼에는 종종 ESD 보호 등과 같은 다양한 보호 기능이 있습니다. 그러나 어느 쪽이든, 그들은 무언가와 다른 것 사이의 완충 역할을합니다. 무언가를 손상시킬 수있는 일종의 과도 상태를 경험할 수있는 것이 있다면 해당 사물과 과도 소스 사이에 버퍼를 배치하십시오.

다시 말해, 칩은 반도체를 좋아하는만큼 폭발하는 것을 좋아합니다. 그리고 대부분 무언가가 잘못되면 칩이 폭발합니다. 버퍼가 없으면 왼쪽과 오른쪽에 칩이 튀어 나오는 과도 현상이 회로 깊이에 도달하여 한 번에 많은 칩을 파괴합니다. 버퍼는이를 방지 할 수 있습니다. 나는 희생 완충기를 좋아합니다. 무언가가 폭발한다면, 나는 1000 ¢ FPGA가 아닌 50 ¢ 버퍼를 선호합니다.

이것이 제가 머리 꼭대기에서 생각할 수있는 가장 일반적인 이유 중 일부입니다. 다른 상황이있을 것이라고 확신합니다. 더 많이 사용하면 더 많은 답변을 얻을 수 있습니다. 나는 언뜻보기에는 오히려 무의미 해 보이지만 버퍼가 매우 유용하다는 데 모두가 동의 할 것이라고 생각합니다.

간단한 버퍼 게이트에는 몇 가지 응용 분야가 있습니다.

• 이전에는 여러 개의 후속 입력으로 공급 될 때 로직 출력의 팬 아웃 이 제한되는 곳이있었습니다 . 올바르게 기억하면 TTL LS의 경우 약 5입니다. 따라서 출력을 사용하여 5 개 이상의 입력을 공급하면 더 이상 논리 레벨이 보장되지 않습니다. 버퍼를 사용하여이 문제를 해결할 수 있습니다. 각 버퍼는 다른 5 개의 입력을 공급할 수 있습니다 (약간의 지연이 포함됨). 이제 CMOS를 사용하면 더 이상 관련이 없으며 팬 아웃이 수십 배 더 커서 결코 문제가되지 않습니다.
• 약한 신호를 "증폭"하는 데 사용할 수 있습니다. 신호의 임피던스가 매우 높고 입력 임피던스가 낮은 회로의 입력으로 사용하려는 경우 로직 레벨이 사양에 맞지 않습니다. 어쩌면 이것은 특정 예의 사용법 일 수 있습니다.
• 작은 지연 라인으로 사용할 수 있습니다.
• 일반적으로 버퍼에는 슈미트 트리거 입력이 있습니다 (그러나 버퍼 삼각형에 hy 작은 히스테리시스 기호를 씁니다. 그렇지 않은 것 같습니다). 따라서 로직 레벨이 높음과 낮음 사이 인 경우 출력은 여전히 ​​예측 가능하게 정의됩니다 (레벨에 그대로 유지됨). 이것은 아날로그 신호 (예 : 센서에서 오는)를 디지털 입력에 인터페이스 할 때 많이 사용됩니다.

그 외에는 사용법이 많지 않습니다. 그렇기 때문에 실제로는 쉽게 찾을 수 없습니다.

버퍼는 비 기능 요구 사항, 종종 속도 (또는 속도에 영향을주는 입력 / 출력 임피던스)를 충족시키는 데 필요할 때 사용됩니다. 추상 회로는 종종 이러한 요구를 이해하기에 충분한 세부 사항을 보여주지 않습니다. 회로에서 R1이 너무 높아 출력에 연결된 모든 것을 빠르고 안정적으로 낮게 구동 할 수 없습니다.

또 다른 이유는 버퍼에 출력 보호 (전류 제한, ESD 보호)가 포함되어 있기 때문입니다.