Tampon numérique - Un guide complet

Parfois, un circuit peut avoir besoin d'isoler les portes logiques d'un circuit sans compter sur un onduleur. C'est là qu'un tampon numérique offre des avantages. Non seulement il offre des capacités d'isolation, mais il augmente également la puissance du signal du circuit. C'est une approche efficace puisqu'elle assure des performances optimales du circuit. Généralement, ceux-ci transfèrent également la tension d'un circuit à l'autre. Comprendre un tampon numérique est le but, et sa fonctionnalité peut sembler écrasante. Chez WellPCB, nous vous guiderons dans la bonne direction vers les tampons numériques. Alors commençons !

Que sont les tampons numériques ?

(Symbole de tampon numérique)

Source :Wikimedia Commons

Un tampon numérique, autrement appelé tampon de tension, sert d'élément de circuit électronique. Généralement, il isole les sources d'entrée et de sortie les unes des autres. Pendant le processus d'isolation, un tampon de tension applique une tension correspondant à sa tension d'entrée. Il pourrait également soustraire la tension du circuit. En conséquence, un courant minimal le traverse sans interférer avec le circuit principal, le protégeant ainsi des dommages. En règle générale, ceux-ci nécessitent un niveau de tension faible, idéal à 0 V ou 5 V.

(Image montrant un relais)

De plus, cela permet d'éviter que la source du signal ne change à travers les charges, telles que les lampes, les relais et les solénoïdes. Les tampons numériques fournissent également des capacités de contrôle de transmission de données marche/arrêt pour les applications courantes telles que les registres, les bascules et les pilotes de bus, ce qui les rend extrêmement importants. Il s'agit de bornes de sortie qui délivrent un signal haut ou bas, en fonction de sa valeur d'entrée.

Pourquoi devrions-nous utiliser un tampon numérique ?

(Un tampon numérique transfère la tension d'un circuit à l'autre.)

Les tampons numériques transmettent la tension d'une impédance de sortie élevée au second circuit avec une impédance d'entrée faible. Cela empêchera la haute impédance de perturber le circuit principal. De plus, il augmente la capacité de courant, ce qui permet aux transistors de commutation de fonctionner plus efficacement.

Types de tampons numériques

Actuellement, deux tampons numériques principaux existent, un tampon de tension d'entrée unique et un tampon numérique à trois états.

Tampon de tension d'entrée unique

Les tampons de tension d'entrée simples n'effectuent pas d'inversion ou de modification du signal d'entrée. Deux types existent, tampon inverseur et tampon non inverseur.

Inverser le tampon

Un tampon inverseur se configure dans un état opposé à la source d'entrée. Par exemple, il réglera l'entrée sur haut si la sortie est sur bas. Les applications courantes d'un onduleur incluent les machines d'état, les décodeurs et divers autres appareils numériques.

Tampon non inverseur

Comme son nom l'indique, un tampon non inverseur n'effectue pas d'inversion. Dans ce cas, son entrée tirera une tension HAUTE ou BASSE et sortira sa valeur. L'entrée détermine si la borne de sortie délivre ou non une valeur HAUTE ou BASSE. Dans cette condition, la sortie est aussi élevée que l'entrée est définie.

Tampon numérique à trois états

Le tampon à trois états, qui sert de commutateur de contrôle d'entrée, coupe électroniquement la sortie du circuit d'entrée. Cela se produit via sa broche d'entrée de signal d'activation ou sa commande externe. En effet, le signal de commande agit comme un signal logique 0 ou logique 1, plaçant le tampon à trois états dans un état où la sortie fonctionne normalement. Il peut également entrer dans un autre état qui déconnecte ou bloque sa sortie.

Ensuite, la sortie s'éteint dans le troisième état, provoquant l'ouverture du circuit. Par conséquent, la sortie n'est pas réglée trop haut ou trop bas. Au lieu de cela, il produit une impédance élevée, appelée HIGH-Z ou HI-Z, qui ne répond pas au signal d'entrée. En effet, le courant de l'alimentation reste bloqué.

Nous avons également détaillé les trois types de tampons numériques à trois états ci-dessous :

Tampon numérique trois états actif élevé

La broche de sortie se connectera à la broche d'entrée après avoir appliqué un signal positif élevé à la broche d'activation. Cela déclenche le tampon tri-état actif haut.

L'application d'un signal bas ou négatif à la broche d'activation provoque la déconnexion de la sortie de l'entrée. Ensuite, il passe à l'état HI-Z, forçant la sortie à ne pas répondre à l'entrée. Pendant ce temps, la sortie se configure sur une condition de circuit ouvert.

Tampon numérique à trois états bas actif

Dans le tampon tri-état bas actif, la sortie se connecte à l'entrée. De plus, cela se produit après l'application d'un signal bas ou négatif à la broche d'activation. Cependant, l'application d'un signal haut ou positif à la broche d'activation produit un effet différent. C'est parce que cela provoque la déconnexion de la sortie de l'entrée. Ensuite, la sortie entre dans une condition de circuit ouvert tout en restant dans un état HI-Z.

Jenvertis le tampon numérique à trois états

Pendant le tampon à trois états actif, la porte et la broche d'activation fonctionnent comme une porte NON logique. L'application d'un signal haut ou positif à la broche d'activation provoque son activation. À partir de là, il fonctionnera de la même manière qu'une porte logique normale. Cette condition provoque l'inversion de la sortie avec l'entrée. Si la broche d'activation reçoit un signal bas ou négatif, la sortie sera configurée en circuit ouvert ou HI-Z.

Quel est le but d'une porte tampon ?

(Image montrant un symbole de porte tampon)

Source :Wikimedia Commons

Le rôle d'une porte tampon consiste à effectuer une amplification du signal sur un circuit. Il y parvient en améliorant la capacité de courant d'un signal faible, en lui fournissant des capacités de charge. Généralement, les circuits tampons contiennent un triangle sans bulle d'onduleur sur la borne de sortie. Des tampons peuvent également se former sur la sortie du collecteur ouvert. Les signaux analogiques, tels que les capteurs, peuvent se connecter aux entrées numériques via sa porte.

Quelle est la différence entre tampon et onduleur

(Image montrant un exemple d'onduleur sur un circuit)

Source :Wikimedia Commons

Un onduleur effectue le processus d'inversion du signal d'entrée d'un circuit avec la sortie. Par exemple, il définit la sortie sur HIGH lorsque l'entrée est configurée sur LOW. Et, il forcera la sortie sur LOW lorsque l'entrée sera sur HIGH. Pendant ce temps, le tampon améliore légèrement la force du signal.

Applications du tampon numérique

Circuits de contrôle :utiles pour les métros, les avions et les processus de fabrication.

(Les tampons numériques sont courants dans les métros)

Circuits de mesure de température :des exemples de circuits de mesure de température incluent les chaudières et les avions volant dans une zone froide.

(Les chaudières contiennent un tampon numérique pour mesurer les températures)

Circuits à jauge de contrainte :ils mesurent les défauts trouvés dans les ailes d'avion, les ponts et la poutre en I d'un bâtiment.

(Un tampon numérique peut aider à mesurer les défauts trouvés dans les ailes d'avion.)

Résumé

Dans l'ensemble, un tampon de tension transfère la tension d'une haute impédance à un autre circuit avec une faible impédance. De plus, cela renforcera le signal du circuit via l'amplification. L'un des principaux objectifs consiste à isoler les sources d'entrée et de sortie du circuit les unes des autres. En effet, la tension diminue ou correspond à l'entrée. Cela permet à un minimum de courant de circuler tout en protégeant le circuit principal. De plus, les tampons numériques sont cruciaux pour les registres car ils offrent des capacités de contrôle de transfert de données tout ou rien.

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