De "Buffer"-poort

Als we twee inverterpoorten met elkaar zouden verbinden, zodat de uitgang van de ene naar de ingang van de andere wordt gevoerd, zouden de twee inversiefuncties elkaar "opheffen", zodat er geen inversie zou zijn van ingang naar uiteindelijke uitgang:

Hoewel dit misschien een zinloze bezigheid lijkt, heeft het wel een praktische toepassing. Onthoud dat poortcircuits signaal versterkers zijn , ongeacht welke logische functie ze kunnen uitvoeren.

Een zwakke signaalbron (een die niet in staat is om veel stroom naar een belasting te leveren of te laten dalen) kan worden versterkt door middel van twee omvormers zoals het paar dat in de vorige afbeelding is getoond. Het logische niveau is ongewijzigd, maar de volledige stroombron- of sinking-mogelijkheden van de uiteindelijke omvormer zijn beschikbaar om indien nodig een belastingsweerstand aan te sturen.

Voor dit doel is een speciale logische poort genaamd een buffer is vervaardigd om dezelfde functie uit te voeren als twee omvormers. Het symbool is gewoon een driehoek, zonder inverterende "bubbel" op de uitgangsklem:

Buffercircuit met open-collectoruitgang

Het interne schema voor een typische open-collectorbuffer verschilt niet veel van dat van een eenvoudige omvormer:er wordt slechts één meer common-emitter-transistortrap toegevoegd om het uitgangssignaal opnieuw te inverteren.

"Hoge" invoeranalyse

Laten we dit circuit analyseren voor twee voorwaarden:een logisch ingangsniveau van "1" en een logisch ingangsniveau van "0". Eerst een "hoge" (1) ingang:

Zoals eerder bij het invertercircuit, veroorzaakt de "hoge" ingang geen geleiding door de linker stuurdiode van Q1 (emitter-naar-base PN-overgang). Alle stroom van R1 gaat door de basis van transistor Q2, en verzadigt deze:

Als Q2 verzadigd is, wordt Q3 ook verzadigd, wat resulteert in een zeer kleine spanningsval tussen de basis en de emitter van de uiteindelijke uitgangstransistor Q4. Q4 staat dus in de afsluitmodus en voert geen stroom.

De uitgangsterminal zal zwevend zijn (noch verbonden met aarde of Vcc), en dit komt overeen met een "hoge" toestand op de ingang van de volgende TTL-poort waarnaar deze wordt ingevoerd. Een “hoge” ingang geeft dus een “hoge” uitgang.

"Lage" invoeranalyse

Met een "laag" ingangssignaal (ingangsklem geaard), ziet de analyse er ongeveer zo uit:

Alle stroom van R1 wordt nu omgeleid via de ingangsschakelaar, waardoor de basisstroom door Q2 wordt geëlimineerd. Dit dwingt transistor Q2 in afsnijding, zodat er ook geen basisstroom door Q3 gaat.

Als Q3 ook wordt uitgeschakeld, wordt Q4 verzadigd door de stroom door weerstand R4, waardoor de uitgangsklem met aarde wordt verbonden, waardoor het een "laag" logisch niveau wordt. Een “lage” ingang geeft dus een “lage” uitgang.

Schematisch diagram met totempaaluitgangstransistoren

Het schema voor een bufferschakeling met totempaaluitgangstransistoren is iets ingewikkelder, maar de basisprincipes, en zeker de waarheidstabel, zijn hetzelfde als voor de open-collectorschakeling:

BEOORDELING:

• Twee inverter, of NOT, poorten die in "serie" zijn aangesloten om een ​​binaire bit te inverteren en vervolgens opnieuw te inverteren, vervullen de functie van een buffer. Bufferpoorten dienen alleen voor signaalversterking:het nemen van een "zwakke" signaalbron die niet in staat is veel stroom op te nemen of te laten zinken, en het vergroten van de huidige capaciteit van het signaal om een ​​belasting te kunnen aansturen.
• Buffercircuits worden gesymboliseerd door een driehoekssymbool zonder "bubbel" van de omvormer.
• Buffers, zoals omvormers, kunnen worden gemaakt in de vorm van een open-collectoruitgang of een totempaaluitgang.

GERELATEERD WERKBLAD:

• TTL Logic Gates-werkblad