Цифровые микросхемы. Буферные элементы

0

Доброго всем времени суток! Сегодня продолжаю свой рассказ о цифровых логических микросхемах. В прошлой статье были рассмотрены логические элементы НЕ (инверторы), сегодня рассмотрим, похожие на инверторы, буферные микросхемы и повторители (Buffers).

Отличительной особенностью буферных элементов и повторителей от инверторов является то, что они не изменяют уровень сигнала (хотя есть буферы с инверсией входного сигнала). Второй особенностью буферных микросхем является то, что они на выходе выдают ток больше, чем обычные логические элементы, это позволяет с выхода буфера направлять сигнал на множество других микросхем, для этого большинство буферных элементов имеют выход с общим коллектором (ОК). Ещё одним сектором применения буферов является создание двунаправленных линий и мультиплексирование сигналов, для этого буферные микросхемы делают выходы с Z-состоянием (3С).

Двунаправленные линии представляют собой линии, по которым сигналы могут распространяться в двух противоположных направлениях. При использовании однонаправленных линий сигналы исходят от одного выхода к одному или нескольким входам, а двунаправленные линии соединяют между собой несколько выходов и входов, что позволяет более эффективно обмениваться информацией при меньшем количестве электрических соединений. Для таких линий используются элементы, у которых выход с открытым коллектором или с Z-состоянием.

Мультиплексирование – это передача разных сигналов в разные моменты времени по одним и тем же линиям. Мультиплексирование применяется для сокращения общего числа соединительных линий. При мультиплексировании выходов много, но активное состояние в данный момент времени поддерживается только на одином, а остальные выходы отключаются, поэтому для мультиплексирования подходят лишь микросхемы, у которых выход с открытым коллектором или с Z-состоянием.

Микросхемы повторители

Микросхемы повторителей сигналов имеют в своём обозначении суффикс ЛП (например, К155ЛП8, КР1533ЛП16), они имеют нагрузочную способность в несколько раз больше стандартных микросхем.

Обычно в микросхемах повторителей содержится несколько элементов, которые имеют следующее обозначение


Условное графическое обозначение элементов повторителей
Условное графическое обозначение элементов повторителей: повторитель с увеличенной нагрузочной способностью и Z-состоянием (слева); повторитель с открытым коллектором (справа).

На рисунке с левой сторона показан один элемент микросхемы типа ЛП8 (К155ЛП8, К555ЛП8). В данной микросхеме содержится 4 повторителя входного сигнала с высокоимпендансным состоянием. При лог. 0 на управляющем входе Е сигналы с входа D свободно поступают на выход элемента, а если на управляющем выводе высокий логический уровень, то выход переходит в высокоимпендансное состояние. Справа показан элемент микросхемы типа ЛП9 (К155ЛП8, К555ЛП8), которая имеет в своём составе шесть повторителей с выходом ОК.

Микросхемы повторители входных сигналов, имеющие высокую нагрузочную способность, позволяют подключать их к магистралям, которые имеют большую емкость и большое число нагрузочных элементов. Эти микросхемы находят широкое применение в качестве буферных элементов в микропроцессорных системах.

Буферные элементы

Микросхемы буферных элементов имеют более широкое количество наименований и содержат в своём обозначении суффиксы АП и ИП (например, К555АП3, КР1533ИП6).

В микросхемах буферов содержится несколько элементов (обычно 1 или 2 элемента), обозначения некоторых из них приведены ниже.


Условное графическое обозначение буферов
Условное графическое обозначение буферов: однонаправленный буфер с высокоимпендансным состоянием выходов (слева); двунаправленный буфер с высокоимпендансным состоянием (справа).

На рисунке слева показана группа из четырёх элементов микросхемы типа АП5 (К555АП5, КР1533АП5). В данной микросхеме содержится восемь буферных элементов объединённых в две группы, которые имеют инверсные входы управления Е. Вход управления предназначен для включения элементов и перевода их выходов в третье состояние. При подаче низкого логического уровня на вход управления происходит включение элементов каждой группы, а переход в высокоимпендансное состояние происходит при подаче лог. 1 на управляющий вход. Справой стороны рисунка показаны четыре элемента микросхемы типа ИП7 (К555ИП7, КР1533ИП7). Данная микросхема содержит четыре двунаправленных буферных элемента с двумя управляющими входами Е1 и Е2. Входы управления работают следующим образом: при низких логических уровнях на обоих входах передача сигнала происходит от выводов А1 – А4 к выводам В1 – В4, при высоком управляющем напряжении – от В1 – В4 к А1 – А4. Когда на выводе Е1 присутствует лог. 1, а на Е2 – лог. 0, то все выводы переходят в Z-состояние. Подача же лог. 0 на Е1 и лог. 1 на Е2 одновременно не допустима.

Буферные микросхемы более распространены, чем повторители особенно в микропроцессорных системах, так как большинство микросхем буферов имеют восемь буферных элементов, что позволяет реализовать мультиплексирование восьмиразрядных кодов, или кодов кратных восьми – 16-ти, 32-х. Также в составе буферных микросхем есть двунаправленные буферные элементы (К555АП6, КР1533АП16) и буферы, выходы которых позволяют передавать сигналы с инверсией (К555АП3, КР1533ИП6).

Особенности применения

Кроме уже упоминавшихся особенностей буферных элементов и повторителей, в виде увеличенной нагрузочной способности выходов, необходимо сказать, что временные параметры данных типов микросхем имеют в качестве параметра задержки при переходе в высокоимпендансное состояние и из высокоимпендансного состояния в активное (tPHZ, tPZH и tPLZ, tPZL). Данные типы временных задержек имеют примерно вдвое большую величину, чем обычные задержки.

Так же следует напомнить, что отключаемые выходы (ОК и 3С) требует применение нагрузочных резисторов, что бы не возникал так называемый висячий вывод. Подключение и величина pull-up резисторов определяется так же как и для логических элементов НЕ выходом ОК.

Одно из применений буферных элементов и повторителей это светодиодная индикация. Светодиоды могут подключаться двумя способами: через общий провод, в этом случае на выходе должен быть высокий логический уровень, и через нагрузочный резистор, когда на выходе низкий логический уровень.


Подключение светодиода к выходам буферных элементов
Подключение светодиода к выходам буферных элементов: к нулевому проводу (слева) и к выводу питания (справа).

Скажи спасибо автору нажми на кнопку социальной сети

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

code