
【計】 digit buffer
digit; figure; number; numeral; numeric
【計】 DIG; digital; number; numeral; numerical sort
【醫】 figure
【經】 digit; figure; number
bumper
【計】 BUF
【化】 absorber; bumper
數字緩沖器(Digital Buffer)是電子工程與數字電路設計中的基礎邏輯元件,主要用于信號隔離、驅動增強和邏輯電平保持。其核心功能可歸納為以下三方面:
信號隔離與阻抗匹配
數字緩沖器通過高輸入阻抗接收前級信號,以低輸出阻抗驅動後級電路,有效隔離輸入/輸出端,避免負載變化對信號源造成幹擾。典型應用場景包括總線驅動、時鐘信號分配等(參考:《Digital Design: Principles and Practices》,John F. Wakerly著)。
邏輯電平重構
在傳輸過程中,緩沖器能消除信號噪聲引起的波形畸變,重構标準邏輯電平(如TTL 3.3V/5V或CMOS電平)。例如74LS07芯片采用開集輸出結構,需外接上拉電阻實現邏輯恢複(來源:Texas Instruments數據手冊SN74LS07)。
傳輸延遲控制
緩沖器的傳播延遲時間(t~pd~)直接影響數字系統時序。根據IEEE 1164标準,典型CMOS緩沖器延遲範圍為2-10納秒,高速型號如74ACT系列可達到1.5納秒以下(依據:IEEE Std 1164-1993)。
該器件在FPGA設計中被廣泛用作全局時鐘網絡的驅動器,其扇出能力(Fan-out)需根據負載電容計算:
$$ Fantext{-}out = frac{I{OH}}{I{IH}} quad text{或} quad frac{I{OL}}{I{IL}} $$
其中I~OH~/I~OL~為輸出高/低電平電流,I~IH~/I~IL~為輸入高/低電平電流。
數字緩沖器是一種用于協調數據傳輸速率差異、提升系統穩定性的電子器件,主要應用于數字電路中。以下是其核心要點:
數據暫存與協調
數字緩沖器通過臨時存儲數據,解決不同速度設備間的傳輸不匹配問題。例如,在CPU與慢速外設(如打印機)之間,緩沖器暫存數據以實現同步操作。
信號隔離與保護
通過隔離輸入和輸出端,緩沖器可減少信號失真,避免因下遊電路功率過大導緻上遊故障。
增強驅動能力
在總線等場景中,緩沖器可提升信號驅動能力,确保長距離傳輸的穩定性。
輸入/輸出緩沖器
三态緩沖器
具有高阻态、輸出0、輸出1三種狀态,常用于總線共享場景。例如,SN74HC244DW芯片通過三态控制避免多設備同時占用總線。
數據總線與地址鎖存
在計算機系統中,緩沖器用于平衡總線上的數據流。例如,8086/8088處理器通過地址鎖存器暫存複用總線上的地址信號。
外設接口
如串口通信中,緩沖器協調計算機與外部設備(如傳感器)的速率差異。
如需更詳細的技術參數或電路設計案例,可參考權威電子工程資料或芯片手冊(如SN74HC244DW)。
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