电子器件系列十四:缓冲器

在计算机领域,缓冲器指的是缓冲寄存器,它分输入缓冲器和输出缓冲器两种。前者的作用是将外设送来的数据暂时存放,以便处理器将它取走;后者的作用是用来暂时存放处理器送往外设的数据。有了数控缓冲器,就可以使高速工作的CPU与慢速工作的外设起协调和缓冲作用,实现数据传送的同步。由于缓冲器接在数据总线上,故必须具有三态输出功能。

比如:SN74HC244DW

为减少信息传输线的数目,大多数计算机中的信息传输线均采用总线形式,即凡要传输的同类信息都走同一组传输线,且信息是分时传送的。在计算机中一般有三组总线,即数据总线、地址总线和控制总线。为防止信息相互干扰,要求凡挂在总线上的寄存器或存储器等,它的传输端不仅能呈现0、1两个信息状态,而且还应能呈现第三种状态——高阻抗状态(又称高阻状态),即此时好像它们的输出被断开,对总线状态不起作用,此时总线可由其它器件占用。三态门即可实现上述的功能,它除具有输入输出端之外,还有一控制端,请看下图。

本文引用地址: http://www.21ic.com/app/mcu/201810/779900.htm

当控制端E=1时,输出=输入,此时总线由该器件驱动,总线上的数据由输入数据决定;


当控制端E=0时,输出端呈高阻抗状态,该器件对总线不起作用。当寄存器输出端接至三态门,再由三态门输出端与总线连接起来,就构成三态输出的级冲寄存器。如下图所示就是一个4位的三态输出缓冲寄存器。由于这里采用的是单向三态门,所以数据只能从寄存器输出到数据总线。如果要实现双向传送,则要用双向三态门。

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缓冲器主要是计算机领域的称呼。具体实现上,缓冲器有用锁存器结构的电路来实现,也有用不带锁存结构的电路来实现。一般来说,当收发数据双方的工作速度匹配时,这里的缓冲器可以用不带锁存结构的电路来实现;而当收发数据双方的工作速度不匹配时,就要用带锁存结构的电路来实现了(否则会出现数据丢失)。

另外输出缓冲器还可以放大信号起到驱动的作用,也有隔离的作用,例如,拿mos电路来说,每个集成电路都有一定的驱动能力,如果一个集成电路驱动过多的芯片时,肯定会出现逻辑的错误(高电平被拉低,低电平被灌高),所以加一个缓冲器就会解决。缓冲器我的理解就好像是中转站,对信号接力传输。比如在一个小系统中,如果在他的输出信号和外部之间接一个缓冲器,那么在外部接多小的电阻(举个例子)都不会影响系统里面的逻辑。 

缓冲器在数字系统中用途很多:

(1如果器件带负载能力有限,可加一级带驱动器的缓冲器

(2前后级间逻辑电平不同,可用电平转换器加以匹配

(3)逻辑极性不同或需要将单性变量转换为互补变量时,加带反相缓冲器;

(4需要将缓变信号变为边沿陡峭信号时,加带施密特电路的缓冲器

(5)数据传输和处理中不同装置间温度和时间不同时,加一级缓冲器进行弥补等等。

http://bbs.21ic.com/blog-728916-106562.html

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