Bộ thu có thể được sử dụng để cung cấp hai chiều, đầu vào hoặc kiểm soát đầu ra, hoặc là các thiết bị kỹ thuật số hoặc tương tự đến một điểm chung bus dữ liệu. Không giống như bộ đệm, bộ thu phát là thiết bị hai chiều cho phép dữ liệu đi qua chúng theo một trong hai hướng.
Cái tên “transceiver” là một từ ghép đến từ sự pha trộn của hai từ trans -mitter và re-ceive (truyền / nhận). Bộ thu phát còn được gọi bằng tên: thiết bị send/receive hoặc driver/receiver.
Trong Hướng dẫn về bộ đệm kỹ thuật số, chúng tôi đã thấy rằng bộ đệm không thực hiện khả năng đảo ngược hoặc ra quyết định, không giống như các cổng logic kỹ thuật số có hai hoặc nhiều đầu vào, nhưng thay vào đó tạo ra một điều kiện đầu ra khớp chính xác với đầu vào của nó. Vì vậy, một bộ đệm là một “bộ không đảo” để đưa ra các biểu thức Boolean của: Q = A .
Bộ đệm kỹ thuật số – Bus transceiver
Một bộ đệm kỹ thuật số như hình bên trái, là một thiết bị theo một hướng, đó là tín hiệu đi qua họ chỉ theo một hướng, đầu vào “ A” và đầu ra tại “ Q “.
Do đó, khi đầu vào A ở mức logic “1”, đầu ra Q ở mức logic “1” và khi đầu vào A ở mức logic “0”, đầu ra Q ở mức logic “0” đối với thiết bị logic tích cực như CMOS 74HC4050 Cổng đệm Hex.
Bộ đệm có thể được sử dụng để cách ly các cổng hoặc các tầng mạch khác với nhau, ngăn cản trở kháng hoặc hoạt động của một mạch ảnh hưởng đến trở kháng hoặc hoạt động của mạch khác. Ngoài ra, bộ đệm có thể được sử dụng làm trình điều khiển cho tải cao hiện tại như công tắc bóng bán dẫn vì khả năng dẫn động đầu ra (phân nhánh ra) của chúng thường cao hơn nhiều so với yêu cầu tín hiệu đầu vào của chúng. Ví dụ, buffer/driver TTL 74LS07 Hex với cực góp, đầu ra điện áp cao (30 volt).
Bộ đệm kỹ thuật số TTL 74LS07 – Bus transceiver
Chức năng đệm kỹ thuật số không đảo cũng có thể được thực hiện bằng cách sử dụng cổng logic AND dự phòng , hoặc cổng logic OR hoặc bằng cách sử dụng cặp cổng NOT (nghịch đảo) như được minh họa.
Thiết kế bộ đệm tương đương
Một trong những nhược điểm của bộ đệm kỹ thuật số đầu vào duy nhất là đầu ra tại Q sẽ luôn ở cùng mức logic với đầu vào có thể ảnh hưởng đến bất kỳ mạch hoặc thiết bị nào được kết nối với đầu ra của bộ đệm. Một cách để khắc phục điều này là biến vùng đệm cơ bản thành Bộ đệm 3 trạng thái, thường được gọi là Bộ đệm ba trạng thái .
“Bộ đệm ba trạng thái”
Bộ đệm ba trạng thái là một loại mạch đệm khác có thể được sử dụng để điều khiển việc truyền tín hiệu logic từ đầu vào đến đầu ra của nó. Bộ đệm ba trạng thái là một thiết bị kết hợp mà đầu ra của nó có thể được “BẬT” hoặc “TẮT” bằng tín hiệu đầu vào “Control” hoặc “Enable” ( EN ) bên ngoài cho phép chúng được sử dụng trong các hệ thống định hướng bằng bus.
Như tên gọi của chúng, đầu ra tại “ Q ” cho Bộ đệm ba trạng thái có thể có một trong ba trạng thái có thể có, logic “0”, logic “1” và High-Z (trở kháng cao), nghĩa là mở , thay vì trạng thái “0” và “1” tiêu chuẩn.
Bộ đệm kích hoạt hoặc tín hiệu điều khiển có thể là tín hiệu mức logic “0” hoặc mức logic “1” với đầu ra đảo và không đảo khi tín hiệu kỹ thuật số đi qua nó. Hai IC đệm ba trạng thái được sử dụng phổ biến nhất là TTL 74LS125 và TTL 74LS126.
Do đó, một bộ đệm ba trạng thái yêu cầu hai đầu vào. Một là đầu vào dữ liệu ( A ) và một là đầu vào điều khiển hoặc Bật ( EN ) như hình minh họa.
Bộ đệm ba trạng thái tương đương
Biểu tượng của bộ đệm ba trạng thái rất giống với ký hiệu bộ đệm tiêu chuẩn ở trên nhưng có thêm đầu vào thứ hai đại diện cho chức năng điều khiển bật / tắt. Khi kích hoạt tính năng ( EN ) đầu vào là ở mức logic “1” (cho logic dương), nó hoạt động như một bộ đệm bình thường cho phép các tín hiệu đầu vào, Một để vượt qua trực tiếp đến sản lượng tại Q . Cho dù đó là logic “0” hay logic “1”.
Khi đầu vào kích hoạt ở mức logic “0”, bộ đệm tri-state được kích hoạt ở trạng thái thứ ba và vô hiệu hóa hoặc “TẮT” đầu ra của nó tạo ra tình trạng hở mạch. Điều kiện thứ ba này không phải ở mức logic “1” (cao) hay logic “0” (thấp), mà thay vào đó là trạng thái đầu ra ở mức trở kháng rất cao, High-Z , thường được viết là: Hi-Z .
Do đó, bộ đệm ba trạng thái có hai đầu vào trạng thái logic, “0” hoặc “1” nhưng có thể tạo ra ba trạng thái đầu ra khác nhau, “0”, “1” hoặc “Hi-Z”, đó là lý do tại sao nó được gọi là “Tri ”Hoặc thiết bị“ 3 trạng thái ”. Lưu ý rằng trạng thái thứ ba này KHÔNG bằng mức logic “0” hoặc “1”, nhưng là trạng thái trở kháng cao vì đầu ra của nó bị ngắt kết nối điện.
Sau đó, chúng tôi có thể xác định chính xác cho bộ đệm ba trạng thái được kích hoạt tích cực rằng:
- Nếu tín hiệu cho phép là CAO, mức logic “1”, tín hiệu đầu vào của cổng đệm được chuyển trực tiếp đến đầu ra của nó.
- Nếu tín hiệu cho phép là LOW, logic “0”, đầu ra của cổng đệm hoạt động giống như một mạch hở, tức là trở kháng cao, (Hi-Z).
và chúng ta có thể trình bày bảng sự thật cho bộ đệm ba trạng thái như sau:
Bộ đệm ba trạng thái “CAO” hoạt động
| Biểu tượng | Bảng sự thật | ||
Bộ đệm ba trạng thái |
Kích hoạt | TRONG | NGOÀI |
| 0 | 0 | Hi-Z | |
| 0 | 1 | Hi-Z | |
| 1 | 0 | 0 | |
| 1 | 1 | 1 | |
Bộ đệm ba trạng thái có sẵn ở dạng tích hợp dưới dạng buffer/drivers, hex hoặc bát phân như TTL 74LS244 như được minh họa.
74LS244 Bộ đệm ba trạng thái bát phân
Lưu ý rằng tám bộ đệm được cấu hình thành hai nhóm bốn bộ với nhóm đầu tiên ( A1 đến A4 ) được điều khiển bởi đầu vào cho phép, CA và nhóm thứ hai ( A5 đến A8 ) được điều khiển bởi đầu vào cho phép, CB . 74LS244 có khả năng chìm và dòng nguồn rất cao nếu được yêu cầu chuyển tải của bóng bán dẫn.
Kiểm soát bộ đệm ba trạng thái – Bus transceiver
Vậy chúng ta có thể sử dụng bộ đệm 3 trạng thái hoặc 3 trạng thái để làm gì. Bộ đệm ba trạng thái có thể cho phép nhiều thiết bị chia sẻ một dây hoặc bus đầu ra chung bằng cách chỉ có một thiết bị ba trạng thái điều khiển bus dây cùng một lúc trong khi tất cả các bộ đệm khác vẫn ở trạng thái Hi-Z của chúng. Hãy xem xét mạch dưới đây.
Nhiều bộ đệm ba trạng thái trên một Bus duy nhất
Các đầu ra từ mỗi bộ đệm ba trạng thái được kết nối với một bus dây chung nhưng đầu vào cho phép của chúng được kết nối với bộ giải mã nhị phân. Bộ giải mã đảm bảo rằng chỉ một bộ đệm ba trạng thái sẽ hoạt động cùng một lúc, do tín hiệu cho phép của nó. Điều này cho phép dữ liệu của bộ đệm tích cực truyền trực tiếp vào bus chung trong khi đầu ra của các bộ đệm không kích hoạt khác bị ngắt kết nối hiệu quả và ở trạng thái trở kháng cao của chúng. Do đó bộ đệm nào được kết nối với đường truyền chung sẽ phụ thuộc vào giá trị nhị phân của bộ giải mã lựa chọn đầu vào.
Do đó, không nhiều hơn một bộ đệm ba trạng thái có thể ở “trạng thái hoạt động” tại bất kỳ thời điểm nào. Bạn có thể nhận thấy rằng sự kết hợp có thể có của các đầu vào dữ liệu khác nhau được kết nối với một dòng đầu ra duy nhất ở trên giống như của bộ ghép kênh 4-1 dòng và bạn sẽ đúng, mạch ghép kênh có thể dễ dàng được xây dựng bằng cách sử dụng bộ đệm ba trạng thái.
Bất kỳ phần tử đệm ba trạng thái nào cũng có thể dễ dàng được chuyển đổi thành một bộ đệm kỹ thuật số thông thường bằng cách kết nối trực tiếp đầu vào enable ( EN ) của chúng với + Vcc hoặc nối đất, tùy thuộc vào bộ đệm ba trạng thái được sử dụng. Do đó, đầu ra được kích hoạt vĩnh viễn nên bất kỳ tín hiệu đầu vào nào có mặt tại “ A ” sẽ đi thẳng qua bộ đệm đến đầu ra tại “ Q ”.
Cho đến nay, chúng ta đã thấy rằng chúng ta có thể sử dụng bộ đệm ba trạng thái để gửi thông tin theo cách đơn hướng lên một dây hoặc bus chung. Nhưng làm thế nào chúng ta có thể sử dụng chúng để gửi dữ liệu theo cả hai hướng, nghĩa là gửi dữ liệu và nhận dữ liệu từ một bus dây chung.
Kiểm soát bộ đệm hai hướng – Bus transceiver
Cũng có thể kết nối Bộ đệm ba trạng thái “back-to-back” (kề lưng) để tạo ra cái được gọi là Bộ đệm hai hướng hoặc mạch thu phát. Bằng cách sử dụng một biến tần bổ sung, một bộ đệm ba trạng thái là “bộ đệm hoạt động-cao”, trong khi bộ đệm kia hoạt động như một “bộ đệm hoạt động-thấp”, như được minh họa.
Nhiều bộ đệm ba trạng thái trên một Bus duy nhất
Ở đây, hai bộ đệm ba trạng thái được kết nối song song nhưng ngược lại từ “ A ” sang “ B ” với đầu vào điều khiển bật, EN hoạt động giống như một tín hiệu điều khiển định hướng, do đó cho phép cả dữ liệu được đọc “từ” và truyền đi “ đến ”cùng một thiết bị đầu cuối dữ liệu.
Vì vậy, trong ví dụ đơn giản này, khi đầu vào cho phép là CAO, (EN bằng logic “1”) dữ liệu được phép truyền từ A đến B qua bộ đệm 1 và khi đầu vào cho phép là THẤP, (EN bằng logic “0”) dữ liệu truyền từ B đến A thông qua bộ đệm 2.
Do đó, đầu vào cho phép “EN” hoạt động như điều khiển hướng cho phép dữ liệu chảy theo một trong hai hướng tùy thuộc vào trạng thái logic của đầu vào điều khiển này. Trong loại ứng dụng này, một bộ đệm ba trạng thái với khả năng chuyển đổi hai chiều như TTL 74LS245 hoặc CMOS 74ALS620 đảo ngược có thể được sử dụng để tạo ra cái được gọi là Bộ thu phát Bus .
Bus transceiver
Bus transceiver là thiết bị hai chiều ba trạng thái cho phép truyền dữ liệu giữa hai điểm làm cho chúng tương thích với các hệ thống hướng bus hoặc điều khiển hai hướng (đầu vào hoặc đầu ra) của mạch giao diện. Bộ thu phát bus có thể đảo ngược, thiết bị TTL 74LS242 hoặc không đảo, TTL 74LS243.
Do đó, chúng ta có thể sử dụng bộ thu phát bát phân 8 dòng để giao tiếp bất kỳ thiết bị đầu vào / đầu ra nào với bus dữ liệu 8 bit với IC thu phát bus phổ biến nhất được sử dụng để gửi và nhận dữ liệu là TTL 74LS245 được đưa ra dưới đây.
Bus transceiver 74LS245 – Bus transceiver
TTL 74LS245 là một bộ thu phát bus bát phân (Bộ phát / Bộ thu) được thiết kế để giao tiếp hai chiều không đồng bộ giữa hai bus dữ liệu hoặc thiết bị đầu vào / đầu ra. Bộ thu phát cho phép truyền dữ liệu từ đầu cuối A đến đầu cuối B hoặc ngược lại tùy thuộc vào mức logic tại đầu vào điều khiển hướng (DIR), (chân 1).
Vì vậy, ví dụ: nếu đầu vào điều khiển hướng CAO ở mức logic “1”, thì dữ liệu sẽ truyền từ đầu cuối A đến đầu cuối B. Nếu đầu vào điều khiển hướng THẤP ở mức logic “0”, thì dữ liệu sẽ truyền vào chiều ngược lại từ đầu cuối B đến đầu cuối A. Khi được giữ CAO ở mức logic “1”, đầu vào kích hoạt chip đầu ra (CE), (chân 19) có thể được sử dụng để vô hiệu hóa thiết bị để các đầu cuối, và do đó bất kỳ đầu nối nào được kết nối các bus dữ liệu được cách ly với nhau một cách hiệu quả.