المخزن المؤقت الرقمي - العمل ، التعريف ، جدول الحقيقة ، الانعكاس المزدوج ، التهوية

المرحلة العازلة أساسًا هي مرحلة وسيطة معززة تسمح لتيار الإدخال بالوصول إلى المخرجات دون أن يتأثر بتحميل الخرج.

سنحاول في هذا المنشور فهم ماهية المخازن المؤقتة الرقمية ، وسنلقي نظرة على تعريفها ، ورمزها ، وجدول الحقيقة ، والانعكاس المزدوج باستخدام بوابة المنطق 'NOT' ، وفتحة المخزن المؤقت الرقمي ، ومخزن ثلاثي الحالة ، مكافئ لمفتاح ثلاثي الحالة ، مخزن مؤقت ثلاثي الحالة نشط 'عالي' ، مخزن مؤقت ثلاثي الحالة 'عالي' نشط ، مخزن مؤقت ثلاثي الحالة نشط 'منخفض' ، تحكم مؤقت ثلاثي الحالة نشط 'منخفض' ، التحكم في ناقل بيانات المخزن المؤقت ثلاثي الحالة ، وأخيراً سنلقي نظرة عامة على المخزن المؤقت الرقمي المتاح بشكل شائع والدوائر المتكاملة العازلة ثلاثية الحالة.

في إحدى المنشورات السابقة ، تعلمنا عن البوابة المنطقية 'NOT' والتي تسمى أيضًا العاكس الرقمي. في بوابة NOT يكون الإخراج مكملًا دائمًا للإدخال.

لذلك ، إذا كان الإدخال 'عالي' ، يتحول الإخراج إلى 'منخفض' ، وإذا كان الإدخال 'منخفضًا' ، يتحول الإخراج إلى 'مرتفع' ، لذلك يُطلق عليه اسم العاكس.

قد يكون هناك موقف يحتاج فيه الإخراج إلى فصله أو عزله عن الإدخال ، أو في الحالات التي قد يكون فيها الإدخال ضعيفًا جدًا ويحتاج إلى قيادة أحمال تتطلب تيارًا أعلى دون عكس قطبية الإشارة باستخدام مرحل ، أو ترانزستور ، إلخ. في مثل هذه الحالات ، تصبح المخازن المؤقتة الرقمية مفيدة ويتم تطبيقها بشكل فعال كمخازن مؤقتة بين مصدر الإشارة ومرحلة محرك التحميل الفعلي.

مثل بوابات المنطق، بوابات منطقية التي يمكن أن تقدم إخراج إشارة مثل المدخلات وتعمل كمرحلة عازلة وسيطة تسمى المخزن الرقمي.

لا يقوم المخزن المؤقت الرقمي بأي انعكاس للإشارة المغذية كما أنه ليس جهاز 'اتخاذ القرار' أيضًا ، مثل البوابة المنطقية 'NOT' ، ولكنه يعطي نفس الإخراج مثل المدخلات.

رسم توضيحي للمخزن الرقمي المؤقت:

الرمز أعلاه مشابه للبوابة المنطقية 'NOT' بدون الرمز 'o' عند طرف المثلث ، مما يعني أنه لا يؤدي إلى أي انعكاس.

المعادلة المنطقية للمخزن الرقمي هي Y = A.

'Y' هي المدخلات والمخرجات 'A'.

جدول الحقيقة:

انعكاس مزدوج باستخدام بوابات منطقية 'NOT':

يمكن إنشاء مخزن مؤقت رقمي باستخدام بوابتين منطقيتين 'NOT' بالطريقة التالية:

يتم قلب إشارة الإدخال أولاً بواسطة بوابة NOT الأولى على الجانب الأيسر ثم يتم قلب الإشارة المقلوبة مرة أخرى بواسطة البوابة 'NOT' التالية على الجانب الأيمن ، مما يجعل المخرج مثل الإدخال.

لماذا يتم استخدام المخازن المؤقتة الرقمية

الآن ربما كنت تخدش رأسك بسبب وجود المخزن المؤقت الرقمي ، فهو لا يقوم بأي عملية مثل البوابات المنطقية الأخرى ، يمكننا فقط التخلص من المخزن المؤقت الرقمي خارج الدائرة وتوصيل قطعة من الأسلاك ……. صحيح؟ حسنًا ، ليس حقًا.

هنا الجواب : لا تتطلب البوابة المنطقية تيارًا عاليًا لأداء أي عمليات. إنه يتطلب فقط مستوى جهد (5 فولت أو 0 فولت) عند تيار منخفض يكفي.

تدعم جميع أنواع البوابات المنطقية بشكل أساسي مكبر صوت مدمج بحيث لا يعتمد الإخراج على إشارات الإدخال. إذا قمنا بتسلسل بوابتين منطقيتين 'NOT' في السلسلة ، فإننا نحصل على نفس قطبية الإشارة كمدخل عند طرف الخرج ، ولكن مع تيار أعلى نسبيًا. بعبارة أخرى ، يعمل المخزن المؤقت الرقمي مثل مكبر الصوت الرقمي.

يمكن استخدام المخزن المؤقت الرقمي كمرحلة عزل بين مراحل مولد الإشارة ومراحل السائق ، كما أنه يساعد على منع تأثير المعاوقة على دائرة من أخرى.

يمكن أن يوفر المخزن المؤقت الرقمي قدرة تيار أعلى يمكن استخدامها لقيادة ترانزستورات التحويل بشكل أكثر كفاءة.

يوفر المخزن المؤقت الرقمي تضخيمًا أعلى وهو ما يسمى أيضًا بقدرة 'التهوية'.

القدرة على إخراج مروحة العازلة الرقمية:

معجب في : يمكن تعريف التهوية بأنها عدد البوابات المنطقية أو الدوائر المتكاملة الرقمية التي يمكن دفعها بالتوازي بواسطة مخزن مؤقت رقمي (أو أي دوائر متكاملة رقمية).

يحتوي المخزن المؤقت الرقمي النموذجي على مروحة من 10 ، مما يعني أن المخزن المؤقت الرقمي يمكنه تشغيل 10 دوائر متكاملة رقمية على التوازي.

مروحة في : Fan-in هو عدد المدخلات الرقمية التي يمكن قبولها بواسطة بوابة المنطق الرقمي أو IC الرقمي.

في المخطط أعلاه ، يحتوي المخزن المؤقت الرقمي على مروحة من 1 ، مما يعني إدخال واحد. بوابة 'AND' المنطقية '2-input' لها مروحة دخول من اثنين وهكذا.

من المخطط أعلاه ، يتم توصيل المخزن المؤقت بالمدخلات الثلاثة لثلاثة بوابات منطقية مختلفة.

إذا قمنا للتو بتوصيل قطعة من الأسلاك في مكان المخزن المؤقت في الدائرة أعلاه ، فقد لا تكون إشارة الإدخال ذات تيار كافٍ وتؤدي إلى انخفاض الجهد عبر البوابات وقد لا تتعرف حتى على الإشارة.

لذلك في الختام ، يتم استخدام مخزن مؤقت رقمي لتضخيم إشارة رقمية ذات خرج تيار أعلى.

ثلاثي الدولة العازلة

الآن نحن نعرف ما يفعله المخزن المؤقت الرقمي ولماذا يوجد في الدوائر الإلكترونية. تحتوي هذه المخازن المؤقتة على حالتين 'عالية' و 'منخفضة'. هناك نوع آخر من المخزن المؤقت يسمى 'ثلاثي الحالة العازلة'.

يحتوي هذا المخزن المؤقت على دبوس إضافي يسمى 'تمكين الدبوس'. باستخدام دبوس التمكين يمكننا توصيل أو فصل الإخراج من الإدخال إلكترونيًا.

مثل المخزن المؤقت العادي ، يعمل كمضخم رقمي ويعطي إشارة خرج مماثلة لإشارة الإدخال ، والفرق الوحيد هو أنه يمكن توصيل الإخراج وفصله إلكترونيًا بواسطة دبوس التمكين.

لذلك يتم تقديم حالة ثالثة ، في هذا الإخراج ليس 'عالي' أو 'منخفض' ولكن حالة دائرة مفتوحة أو مقاومة عالية عند الخرج ولن يستجيب لإشارات الإدخال. يشار إلى هذه الحالة باسم 'HIGH-Z' أو 'HI-Z'.

ما سبق هو الدائرة المكافئة للمخزن المؤقت ثلاثي الحالة. يمكن أن يقوم دبوس التمكين بتوصيل أو فصل الإخراج من الإدخال.

هناك أربعة أنواع من المخزن المؤقت ثلاثي الحالة:
• نشط عازلة ثلاثية الحالة 'عالية'
• نشط 'منخفض' ثلاثي الدولة العازلة
• نشط 'عالية' عازلة ثلاثية الحالة
• نشط 'منخفض' عازل ثلاثي الحالة
دعونا نلقي نظرة على كل منهم بالتتابع.

المخزن المؤقت ثلاثي الحالة النشط 'عالي'

في المخزن المؤقت ثلاثي الحالة النشط 'عالي' (على سبيل المثال: 74LS241) يتم توصيل دبوس الإخراج بدبوس الإدخال عندما نطبق إشارة 'عالية' أو '1' أو إشارة موجبة عند دبوس التمكين.

إذا طبقنا إشارة 'LOW' أو '0' أو إشارة سلبية على دبوس التمكين ، فسيتم فصل الخرج عن الإدخال وانتقل إلى حالة 'HI-Z' حيث لن يستجيب الإخراج للمدخلات وسيكون الإخراج في حالة الدائرة المفتوحة.

مخزن مؤقت ثلاثي الحالة نشط 'منخفض'

هنا سيتم توصيل الإخراج بالإدخال عندما نطبق إشارة 'LOW' أو '0' أو سلبية عند دبوس التمكين.
إذا طبقنا إشارة 'عالية' أو '1' أو إشارة موجبة لتمكين الدبوس ، فسيتم فصل الخرج عن الإدخال والإخراج سيكون في حالة 'HI-Z' / حالة الدائرة المفتوحة.

جدول الحقيقة:

نشط 'عالي' عازل ثلاثي الحالة

في المخزن المؤقت النشط 'عالي' المقلوب ثلاثي الحالة (مثال: 74LS240) ، تعمل البوابة كبوابة منطقية 'NOT' ولكن مع دبوس التمكين.

إذا طبقنا إشارة 'عالية' أو '1' أو إشارة موجبة عند إدخال التمكين ، يتم تنشيط البوابة وتتصرف مثل بوابة المنطق العادي 'NOT' حيث يكون خرجها انعكاسًا / مكملًا للمدخلات.
إذا طبقنا إشارة 'LOW' أو '0' أو إشارة سلبية على دبوس التمكين ، فسيكون الإخراج في 'HI-Z' أو حالة الدائرة المفتوحة.

جدول الحقيقة:

المخزن المؤقت ثلاثي الحالة المقلوب النشط:

في المخزن المؤقت النشط 'LOW' المقلوب ثلاثي الحالة ، تعمل البوابة كبوابة منطقية 'NOT' ولكن مع دبوس التمكين.

إذا طبقنا إشارة 'منخفضة' أو '0' أو إشارة سالبة لتمكين الدبوس ، يتم تنشيط البوابة وتعمل مثل بوابة المنطق العادي 'NOT'.
إذا طبقنا إشارة 'عالية' أو '1' أو إشارة موجبة لتمكين الدبوس ، فسيكون دبوس الإخراج في حالة 'HI-Z' / حالة الدائرة المفتوحة.

جدول الحقيقة:

التحكم في ثلاثي الحالة:

مما سبق رأينا أن المخزن المؤقت يمكن أن يوفر تضخيمًا رقميًا ويمكن للمخازن المؤقتة ثلاثية الحالة أن تفصل تمامًا إخراجها عن الإدخال وتعطي حالة دائرة مفتوحة.

في هذا القسم سنتعرف على تطبيق المخزن المؤقت ثلاثي الحالة وكيفية استخدامه في الدوائر الرقمية لإدارة اتصالات البيانات بكفاءة.

في الدوائر الرقمية ، يمكننا العثور على ناقل بيانات / أسلاك تحمل البيانات ، وتحمل جميع أنواع البيانات في ناقل واحد لتقليل ازدحام الأسلاك / تقليل آثار PCB وتقليل تكلفة التصنيع أيضًا.

في نهاية كل ناقل ، يتم توصيل العديد من الأجهزة المنطقية والمعالجات الدقيقة والميكروكونترولر والتي تحاول الاتصال ببعضها البعض في وقت واحد مما يخلق شيئًا يسمى التنازع.

يحدث التنازع في الدائرة عندما تقوم بعض الأجهزة في ناقل بتشغيل 'HIGH' وتقوم بعض الأجهزة بتشغيل 'LOW' في نفس الوقت مما يتسبب في حدوث ماس كهربائي ويسبب تلفًا في الدائرة.

يمكن للمخزن المؤقت ثلاثي الحالة تجنب مثل هذا الخلاف وإرسال البيانات واستقبالها بشكل صحيح عبر ناقل.

يتم استخدام المخزن المؤقت ثلاثي الحالة لعزل الأجهزة المنطقية والمعالجات الدقيقة والميكروكونترولر عن بعضها البعض في ناقل البيانات. سيسمح مفكك التشفير لمجموعة واحدة فقط من المخازن المؤقتة ثلاثية الحالة بتمرير البيانات عبر الناقل.

لنفترض أن مجموعة البيانات 'A' متصلة بمتحكم دقيق ، ومجموعة البيانات 'B' بمعالج دقيق ومجموعة البيانات 'C' لبعض الدوائر المنطقية.

في المخطط أعلاه ، تكون جميع المخازن المؤقتة عبارة عن مخزن مؤقت عالي الحالة ثلاثي الحالة.

عندما تقوم وحدة فك التشفير بتعيين ENA 'HIGH' ، يتم تمكين مجموعة البيانات 'A' ، ويمكن الآن للمتحكم الدقيق إرسال البيانات عبر الناقل.

باقي مجموعتي البيانات 'B' و 'C' في حالة 'HI-Z' أو حالة مقاومة عالية جدًا والتي تعزل المعالجات الدقيقة والدوائر المنطقية كهربائيًا عن الناقل ، والذي يستخدمه حاليًا المتحكم الدقيق.

عندما تقوم وحدة فك التشفير بتعيين ENB 'HIGH' ، يمكن لمجموعة البيانات 'B' إرسال البيانات عبر الناقل ويتم عزل مجموعات البيانات 'A' و 'C' عن الناقل في حالة 'HI-Z'. وبالمثل ، عندما يتم تمكين مجموعة البيانات 'C'.

يتم استخدام ناقل البيانات من قبل أي شخص من مجموعات البيانات 'A' أو 'B' أو 'C' في وقت معين لمنع الخلاف.

يمكننا أيضًا إنشاء اتصال مزدوج (ثنائي الاتجاه) عن طريق توصيل مخازن مؤقتة ثلاثية الحالة بالتوازي وفي الاتجاه المعاكس. يمكن استخدام دبابيس التمكين كعنصر تحكم في الاتجاه. لمثل هذا النوع من التطبيقات يمكن استخدام IC 74245.

فيما يلي القائمة المتاحة بشكل شائع للمخازن المؤقتة الرقمية والمخازن المؤقتة ثلاثية الحالة:

• 74LS07 عازلة سداسية غير مقلوبة
• 74LS17 عازلة سداسية / سائق
• 74LS244 Octal Buffer / Line Driver
• 74LS245 Octal عازلة ثنائية الاتجاه
• CD4050 عازلة سداسية غير مقلوبة
• CD4503 Hex Tri-state Buffer
• HEF40244 ثلاثي الحالات العازلة أوكتال

بهذا نختتم مناقشتنا بشأن كيفية عمل المخازن المؤقتة الرقمية وتكويناتها الرقمية المختلفة ، وآمل أن تساعدك على فهم التفاصيل جيدًا. إذا كان لديك أي أسئلة أو اقتراحات أخرى ، فيرجى التعبير عن أسئلتك في قسم التعليقات ، فقد تحصل على رد سريع.