Шинные формирователи, повторители, буферы

Шинные формирователи, буферные ИС, шинные драйверы – все это названия специализированных ИС магистральных усилителей, выполняющие функции объединения модулей системы общими линиями связи. Основные их функции:

¾ увеличение нагрузочной способности;

¾ организация двунаправленных линий передачи информации;

¾ мультиплексирование – передача разных сигналов по тем же линиям в разные моменты времени.

Рис 4.5. Шинный драйвер: а) однонаправленный; б) двунаправленный;

в) структурная схема двунаправленного драйвера; г) включение двунаправленного буфера АП6

Под двунаправленными линиями понимаются такие линии (провода, шины), сигналы по которым могут распространяться в противоположных направлениях. К двунаправленной линии (шине) могут подключаться несколько выходов и несколько входов. Понятно, что двунаправленные шины могут организовываться только на основе ОК или 3С с помощью специализированных ИС приемопередатчиков или шинных драйверов. Условное обозначение и структура однонаправленного и двунаправленного шинного драйвера приведена на рис 4.5. Функциональным символом однонаправленного буфера является на поле ЛЭ ромбик без черточки, а для двунаправленного буфера – ромбик с черточкой посередине.

Однонаправленный буфер с третьим высокоимпедансным состоянием (рис 4.5а) имеет вход разрешения EZ (Enable Z), отключающий прохождение двоичной информации в направлении от входа X на выход Y. Двунаправленная передача реализуется на основе параллельно встречно включенных однонаправленных буферов DA1, DA2 (рис 4.5в). ЛЭ DA3, DA5 обеспечивают управление по входам EZ однонаправленных буферов. Вход Т (trend -тенденция) управляет направлением передачи данных. Вход EZ=0 разрешает прохождение данных. При EZ=1 оба буфера находятся в высокоимпедансном состоянии и отключают устройство от шины. При Т=0 (EZ=0) открыт буфер DA1 и передача информации идет от DA к DB, а при Т=1 открыт буфер DA2 и передача информации идет от DB к DA.

Микросхемы буферов в отечественной системе обозначений имеют разнообразные обозначения: ЛН, ЛП, АП, ИП. Буферы с буквами ЛН имеют инверсию, а буферы АП и ИП могут быть как с инверсией, так и без инверсии.

На рис. 4.5г. для примера показан двунаправленный 8-разрядный буфер (приемопередатчик) АП6, который может передавать данные между двунаправленными шинами А и В в обоих направлениях. При единичном уровне на управляющем входе Т (сигнал направление) данные передаются из шины А в шину В, а при нулевом уровне – из шины В в шину А. Единичный уровень на управляющем входе EZ (сигнал Разрешение) отключает микросхему от обеих шин.

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. Двунаправленная линия обязательно является мультиплексированной, а мультиплексированная линия может быть как однонаправленной, так и двунаправленной. Но в любом случае к ней присоединяется несколько выходов, только один из которых в каждый момент времени находиться в активном состоянии. Остальные выходы на это время отключаются (переводятся в пассивное состояние).

Отключаемый выход буферов требует применения нагрузочных резисторов. В противном случае вход, подключенный к отключенному выходу, оказывается подвешенным, в результате чего схема может работать неустойчиво.

Рис 4.6. Применение буфера для индикации

Еще одно типичное применение буферов, связанное с их большими выходными токами – это светодиодная индикация. Светодиоды могут подключаться к выходу буферов двумя способами (рис 4.6).

В случае а) светодиод горит, когда на выходе буфера сигнал логической 1, а в случае б) – когда на выходе схемы ОК сигнал логического нуля. Резистор R ограничивает ток через светодиод.