總線收發(fā)器使用雙向緩沖器的方法

收發(fā)器使用背對背三態(tài)緩沖器將不同設備連接到共享雙向雙向數(shù)據(jù)的公共通信總線。

甲收發(fā)器可以用來提供雙向的，輸入或輸出控制，無論是數(shù)字或模擬設備到公共共享數(shù)據(jù)總線。與緩沖區(qū)不同，收發(fā)器是雙向設備，允許數(shù)據(jù)沿任一方向流經(jīng)它們。

因此，他們的名字“收發(fā)器”是從兩個詞的合并來混成詞反-mitter和重新ceive（發(fā)射器/接收器）。收發(fā)器也被稱為：發(fā)送/接收或驅動器/接收器設備。

緩沖器不執(zhí)行反轉或決策功能，這與具有兩個或多個輸入的數(shù)字邏輯門不同，但產(chǎn)生的輸出條件與輸入的條件完全匹配。因此，一個緩沖器是一個“非反相”器件產(chǎn)生的布爾表達式：Q=甲。

數(shù)字緩沖器

A數(shù)字緩沖器像圖示的一個，是一個單向設備，即該信號僅在一個方向通過它們，從輸入端“甲”到輸出為“Q“。

因此，對于正邏輯器件（例如CMOS74HC4050），當輸入A為邏輯“1”時，輸出Q為邏輯“1”，而當輸入A為邏輯“0”時，輸出Q為邏輯“0”十六進制緩沖門。

緩沖器可用于將其他門或電路級彼此隔離，以防止一個電路的阻抗或操作影響另一電路的阻抗或操作。同樣，緩沖器也可以單獨用作晶體管開關等高電流負載的驅動器，因為它們的輸出驅動能力（扇出）通常遠高于其輸入信號要求。例如，TTL74LS07具有開放集電極，高壓（30伏）輸出的十六進制緩沖器/驅動器。

TTL74LS07數(shù)字緩沖器

如圖所示，還可以使用備用邏輯AND或邏輯OR門或使用成對的NOT門（反相器）來實現(xiàn)數(shù)字同相緩沖器功能。

等效緩沖設計

單個輸入數(shù)字緩沖器的缺點之一是Q處的輸出將始終與輸入處于相同的邏輯電平，這可能會影響連接到緩沖器輸出端子的任何電路或設備。解決此問題的一種方法是將基本緩沖區(qū)轉換為三態(tài)緩沖區(qū)（通常稱為三態(tài)緩沖區(qū)）。

“三態(tài)緩沖器”

三態(tài)緩沖器是另一種類型的緩沖器電路，可用于控制邏輯信號從其輸入到其輸出的通過。三態(tài)緩沖器是一種組合設備，其輸出可以通過外部“控制”或“啟用”（EN）信號輸入以電子方式“打開”或“關閉”，從而使其可以在面向總線的系統(tǒng)中使用。

顧名思義，三態(tài)緩沖器的“Q”輸出可以呈現(xiàn)三種可能的狀態(tài)之一，即邏輯“0”，邏輯“1”和High-Z（高阻抗），即開路電路，而不是標準的“0”和“1”狀態(tài)。

緩沖器使能或控制信號可以是邏輯“0”或邏輯“1”電平信號，當數(shù)字信號通過時，其輸出為反相和同相。兩種最常用的三態(tài)緩沖器IC是TTL74LS125和TTL74LS126。

因此，三態(tài)緩沖器需要兩個輸入。如圖所示，一個是數(shù)據(jù)輸入（A），另一個是控制或啟用輸入（EN）。

三態(tài)緩沖開關等效

三態(tài)緩沖器的符號與上面的標準緩沖器符號非常相似，但增加了代表啟用/禁用控制功能的第二個輸入。當使能（EN）輸入處于邏輯電平“1”（對于正邏輯）時，它充當普通緩沖器，允許輸入信號A直接傳遞給Q的輸出。它是邏輯“0”還是邏輯“1”。

當使能輸入為邏輯“0”時，三態(tài)緩沖器被激活為第三狀態(tài)，并禁用或關閉其輸出，從而產(chǎn)生開路狀態(tài)。第三個條件既不是邏輯“1”（高）也不是邏輯“0”（低），而是給出了處于非常高阻抗High-Z的輸出狀態(tài)，通常寫為：Hi-Z。

因此，三態(tài)緩沖器具有兩個邏輯狀態(tài)輸入“0”或“1”，但可以產(chǎn)生三種不同的輸出狀態(tài)，即“0”，“1”或“Hi-Z”，這就是為什么將其稱為“三態(tài)”的原因”或“三態(tài)”設備。注意，該第三狀態(tài)不等于邏輯電平“0”或“1”，而是高阻抗狀態(tài)，因為其輸出被電斷開。

然后，我們可以正確聲明一個積極啟用的三態(tài)緩沖區(qū)：

如果啟用信號為邏輯高電平“1”，則緩沖門的輸入信號將直接傳遞到其輸出。

如果使能信號為LOW（邏輯“0”），則緩沖門的輸出就像開路一樣，即高阻抗（Hi-Z）。

我們可以將三態(tài)緩沖區(qū)的真值表顯示為：

有源“HIGH”三態(tài)緩沖器

三態(tài)緩沖器以集成形式提供，如四，十六進制或八進制緩沖器/驅動器，例如TTL74LS244，如圖所示。

74LS244八進制三態(tài)緩沖器

注意，八個緩沖區(qū)被配置為兩組，每組四個，其中第一組（A1至A4）由啟用輸入CA控制，第二組（A5至A8）由啟用輸入CB控制。如果需要切換晶體管負載，74LS244具有非常高的灌電流和灌電流能力。

三態(tài)緩沖器控制

那么我們可以使用三態(tài)或三態(tài)緩沖器做什么呢。三態(tài)緩沖器可以通過使任何一個時刻只有一個三態(tài)器件驅動導線總線而所有其他緩沖器保持其Hi-Z狀態(tài)來允許多個設備共享一條公共輸出線或總線?？紤]下面的電路。

單個總線上有多個三態(tài)緩沖器

每個三態(tài)緩沖器的輸出連接到公共線總線，但其使能輸入連接到二進制解碼器。解碼器由于其使能信號而保證在任何時候只有一個三態(tài)緩沖器處于活動狀態(tài)。這允許活動緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)直接傳遞到公共總線上，而其他未使能緩沖區(qū)的輸出則有效斷開并處于高阻抗狀態(tài)。因此，哪個緩沖器連接到公共線將取決于解碼器的二進制值選擇輸入。

因此，在任何給定時間，最多只能有一個三態(tài)緩沖器處于“活動狀態(tài)”。您可能已經(jīng)注意到，連接到上方一條輸出線上的不同數(shù)據(jù)輸入的可能組合類似于4對1線路多路復用器的組合，并且您可能會正確地使用三態(tài)緩沖器輕松構建多路復用器電路。

通過簡單地將其使能（EN）輸入直接連接到+Vcc或地，即可輕松將任何三態(tài)緩沖器元件轉換為普通數(shù)字緩沖器，具體取決于所使用的三態(tài)緩沖器。因此，輸出將永久啟用，因此出現(xiàn)在“A”處的任何輸入信號將直接通過緩沖器到達“Q”處的輸出。

到目前為止，我們已經(jīng)看到，我們可以使用三態(tài)緩沖區(qū)以單向方式將信息發(fā)送到公共電線或總線上。但是，我們?nèi)绾问褂盟鼈冊趦蓚€方向上發(fā)送數(shù)據(jù)，即也發(fā)送數(shù)據(jù)并從公共有線總線接收數(shù)據(jù)。

雙向緩沖區(qū)控制

也可以將三態(tài)緩沖器“背對背”（反向并聯(lián)）連接，以產(chǎn)生所謂的雙向緩沖器或收發(fā)器電路。如圖所示，通過使用附加的反相器，一個三態(tài)緩沖器用作“高電平有效緩沖器”，而另一個三態(tài)緩沖器用作“低電平有效緩沖器”。

單個總線上有多個三態(tài)緩沖器

在這里，兩個三態(tài)緩沖器與使能控制輸入端并聯(lián)但從“A”反向連接到“B”，EN的作用更像是方向控制信號，因此允許“從”讀取數(shù)據(jù)并“向”發(fā)送數(shù)據(jù)到“同一數(shù)據(jù)終端”。

因此，在這個簡單的示例中，當使能輸入為高電平時，（EN等于邏輯“1”）數(shù)據(jù)被允許通過緩沖器1從A傳遞到B，而當使能輸入為低電平時，（EN等于邏輯“0”）數(shù)據(jù)通過緩沖區(qū)2從B傳遞到A。

因此，使能輸入“EN”用作方向控制，根據(jù)該控制輸入的邏輯狀態(tài)，允許數(shù)據(jù)沿任一方向流動。在這種類型的應用中，可以使用具有雙向切換功能的三態(tài)緩沖器（例如TTL74LS245或反相CMOS74ALS620）來產(chǎn)生所謂的總線收發(fā)器。

總線收發(fā)器

總線收發(fā)器是三態(tài)雙向設備，它允許兩點之間的數(shù)據(jù)流，使其與面向總線的系統(tǒng)或接口電路的雙向（輸入或輸出）控制兼容?？偩€收發(fā)器可以是TTL74LS242的反相設備，也可以是TTL74LS243的同相設備。

因此，我們可以使用8線八進制收發(fā)器將任何輸入/輸出設備連接到8位數(shù)據(jù)總線，其中最常見的總線收發(fā)器IC用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，即下面的TTL74LS245。

74LS245總線收發(fā)器

TTL74LS245是一個八路總線收發(fā)器（發(fā)送器/接收器），設計用于兩個數(shù)據(jù)總線或輸入/輸出設備之間的異步雙向通信。收發(fā)器允許根據(jù)方向控制（DIR）輸入（引腳1）上的邏輯電平將數(shù)據(jù)從端子A傳輸?shù)蕉俗覤或反向傳輸。

因此，例如，如果方向控制輸入為邏輯電平“1”為高電平，則數(shù)據(jù)將從端子A傳遞至端子B。如果方向控制輸入為邏輯電平“0”，則數(shù)據(jù)將低電平輸入。當保持邏輯電平“1”為高電平時，輸出芯片使能（CE）輸入（引腳19）可用于禁用設備，從而使端子以及因此連接的所有端子有效。數(shù)據(jù)總線彼此有效隔離。