Буферы, принцип действия

Опубликовано 19.10.2010 Ведущий Валерий Харыбин

Микросхемы буферов выполняют функцию увеличения нагрузочной способности сигнала, то есть позволяют подавать один сигнал на много входов. Кроме того большинство буферов имеют выход с открытым коллектором (ОК) или выход с тремя состояниями (3С), что позволяет использовать их для получения двунаправленных линий или для мультиплексирования сигналов.
Под двунаправленными понимаются такие линии, сигналы по которым могут распространяться в двух противоположных направлениях. В отличие от однонаправленных линий, которые идут от одного выхода к одному или нескольким входам, к двунаправленной линии могут одновременно подключаться несколько выходов и несколько входов. Понятно, что двунаправленные линии могут организовываться только на основе выходов с открытым коллектором или с тремя состояниями. Почти все буферы имеют именно такие выходы.
Мультиплексированием называется передача разных сигналов по одним и тем же линиям в разные моменты времени. Основная цель мультиплексирования состоит в сокращении общего количества соединительных линий. К мультиплексированной линии, построенной на основе буферов, может быть подключен всего лишь один вход, но обязательно несколько выходов с ОК или 3С.
Примером буферов с выходом ОК является микросхема ЛП17. Выходы нескольких буферов с ОК могут объединяться для получения функции "Монтажное И", то есть на выходе будет сигнал логической единицы только при единицах на всех входах. То есть реализуется многовходовой элемент "И".
Буферы с выходом 3С представлены гораздо большим количеством микросхем, например, ЛП8, ЛП11, АП5, АП6, АП14. Эти буферы обязательно имеют управляющий вход EZ (или OE), переводящий выходы в третье, пассивное состояние
Очень часто надо обрабатывать не одиночные сигналы, а группы сигналов, например, сигналы, передающие многоразрядные коды. В этом случае удобно применять буферы с групповым управлением, То есть имеющие один вход разрешения EZ для нескольких выходов. Для этих целей могут применяться, например, микросхемы АП5.
С помощью двух микросхем АП5 возможно мультиплексирование двух восьмиразрядных кодов. Одноименные выходы обеих микросхем объединяют между собой. Пропускание на выход каждого из двух входных кодов разрешается своим управляющим сигналом.
Двунаправленные буферы, в отличие от однонаправленных, позволяют передавать сигналы в обоих направлениях. В зависимости от специального управляющего сигнала T входы могут становиться выходами и наоборот: выходы - входами. Обязательно имеется и вход управления третьим состоянием EZ, который может отключить как входы, так и выходы.
Еще одно распространенное применение буферов, связанное с их большими выходными токами, - это светодиодная индикация. Светодиоды могут подключаться к выходу буферов двумя способами. При первом способе светодиод горит, когда на выходе с двумя или тремя состояниями - сигнал логической единицы, а при втором - когда на выходе с открытым коллектором сигнал логического нуля. Величина резистора выбирается исходя из характеристик светодиода, но обычно составляет порядка 1 кОм.