什么時(shí)候使用緩沖器,什么時(shí)候使用驅(qū)動(dòng)器

緩沖器和驅(qū)動(dòng)器同時(shí)提供輸入和輸出之間的阻抗變換。當(dāng)看到常見(jiàn)類型的緩沖器和驅(qū)動(dòng)器,例如電壓和電流緩沖器、時(shí)鐘緩沖器、直線驅(qū)動(dòng)器和門(mén)驅(qū)動(dòng)器時(shí),這些差異開(kāi)始出現(xiàn)?；揪彌_區(qū)和驅(qū)動(dòng)程序有一個(gè)輸入和一個(gè)輸出,但還有一些可以有一個(gè)輸入和多個(gè)輸出或一個(gè)輸出有多個(gè)輸入。

這一常見(jiàn)問(wèn)題從審查用于信號(hào)隔離的電壓(數(shù)字)和電流(模擬)緩沖器開(kāi)始,研究使用時(shí)鐘樹(shù)緩沖器和線路驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)輸電線路,在綠色能源系統(tǒng)中控制電力半導(dǎo)體的門(mén)驅(qū)動(dòng)器,并通過(guò)研究為什么在汽車系統(tǒng)和電力轉(zhuǎn)換等應(yīng)用程序中使用高面和低面驅(qū)動(dòng)器來(lái)結(jié)束。

除了在源和負(fù)載之間提供阻抗變換之外,緩沖區(qū)(又稱緩沖區(qū)放大器)還防止信號(hào)源受到負(fù)載的影響。有電壓和電流緩沖器;在兩種情況下,緩沖器的輸出狀態(tài)反映其輸入狀態(tài)。緩沖器用于廣泛的總線和其他應(yīng)用中,包括在數(shù)字I/OS太弱而無(wú)法驅(qū)動(dòng)負(fù)載時(shí)。它們也被用來(lái)隔離和保護(hù)設(shè)備,因?yàn)樗鼈兺ǔＳ懈玫撵o電放電(ESD)和鎖定保護(hù),相比于單片機(jī)和其他數(shù)字化處理器。

電壓緩沖器

電壓緩沖區(qū)(有時(shí)稱為數(shù)字緩沖區(qū))具有高(理想的無(wú)限)輸入阻抗和低(理想的是零)輸出阻抗。高輸入阻抗意味著它的電流很低,最小化對(duì)輸入電路的任何干擾。理想緩沖器的其他特性包括完全線性,不受信號(hào)幅值的影響,輸出響應(yīng)時(shí)間為零,不受輸入信號(hào)速度的影響。它有時(shí)被稱為電壓跟隨者,因?yàn)檩敵鲭妷焊S或跟蹤輸入電壓。電壓數(shù)字緩沖器具有統(tǒng)一電壓增益,不會(huì)放大或衰減輸入信號(hào),但可以提供顯著的電流增益,從而產(chǎn)生更高的輸出功率。

電壓緩沖應(yīng)用的例子包括分壓器、樣品和保持電路以及有源濾波器。雖然大多數(shù)緩沖放大器的應(yīng)用得益于高線性度,但非線性緩沖放大器可以用于數(shù)字電路,在數(shù)字電路中,需要高電流來(lái)驅(qū)動(dòng)比正常支持的風(fēng)扇更多的閘門(mén),以驅(qū)動(dòng)顯示器或長(zhǎng)電線。

通過(guò)將輸出連接到逆變輸入,將輸入電壓連接到非逆變輸入( 圖1 )。這種方法有一些局限性。緩沖放大器通常具有最大的環(huán)路增益,其輸出級(jí)設(shè)計(jì)為低阻抗。此外,當(dāng)作為一個(gè)統(tǒng)一增益緩沖區(qū)驅(qū)動(dòng)電容負(fù)載時(shí),一些OP安培會(huì)變得不穩(wěn)定。

圖1基本電壓緩沖區(qū)(左)及電壓緩沖區(qū)(右).

當(dāng)前緩沖區(qū)

電流緩沖器用于將電流從低阻源轉(zhuǎn)移到高阻抗輸出電路。它可以用來(lái)連接傳感器的弱輸入信號(hào)和能夠吸引更大電流的負(fù)載。它的阻抗特性與電壓緩沖相反.電流緩沖器具有高(理想的無(wú)限)輸出阻抗和低(理想的為零)輸入阻抗.其所需的線性度和響應(yīng)速度的特性與電壓緩沖區(qū)相同。統(tǒng)一增益電流緩沖區(qū)被稱為電流跟隨者,因?yàn)檩敵鲭娏鞲S或跟蹤輸入電流。電流緩沖應(yīng)用的例子包括數(shù)字邏輯門(mén),該門(mén)用于將輸入信號(hào)與隨后的電路元件和高精度傳感器隔離,以減少由于不同的輸出阻抗而引起的電壓和/或電流波動(dòng)的影響。

把樹(shù)和緩沖區(qū)切成塊

時(shí)鐘配電網(wǎng)(?木屑樹(shù) 在數(shù)字系統(tǒng)中,經(jīng)常使用時(shí)鐘緩沖器,還有時(shí)鐘源,可能還有一個(gè)顫動(dòng)衰減電路。時(shí)鐘緩沖區(qū)是一個(gè)單一輸入、多個(gè)輸出設(shè)備,它為多個(gè)IC的使用提供主時(shí)鐘信號(hào)的多個(gè)副本。時(shí)鐘緩沖區(qū)有2至20或更多輸出( 圖2 )。時(shí)鐘緩沖器的關(guān)鍵性能參數(shù)包括最小的延遲和相等的升降時(shí)間,以支持低相位的震動(dòng)和低輸出偏斜。由于它們具有集成邏輯,時(shí)鐘緩沖器可以包括額外的功能,如電壓水平轉(zhuǎn)換,信號(hào)格式轉(zhuǎn)換,復(fù)用,和輸入頻率劃分。

圖2基本1:4時(shí)鐘緩沖區(qū).

直線驅(qū)動(dòng)器

線路驅(qū)動(dòng)器是專門(mén)的緩沖器,它集成了驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)傳輸線或電纜的能力,能夠使信號(hào)發(fā)送到更遠(yuǎn)的距離,更高的扇形,或改變格式。有些人將輸入邏輯信號(hào)適應(yīng)于特定的行驅(qū)動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。例如,可以利用緩沖區(qū)將邏輯輸入轉(zhuǎn)換為高速串行輸出。輸入由多個(gè)行組成,例如一個(gè)并行總線。它們可以包括諸如均衡器和濾波器等功能,以補(bǔ)償信號(hào)的損失和扭曲,并生成修正的信號(hào)。

司機(jī)可以在電路板軌跡阻抗和同軸電纜或其他電纜的阻抗之間提供轉(zhuǎn)換?；謴?fù)驅(qū)動(dòng)程序從數(shù)據(jù)流中恢復(fù)時(shí)鐘信號(hào)?；厥盏臅r(shí)鐘信號(hào)用于用干凈的時(shí)鐘來(lái)重新傳輸數(shù)據(jù),補(bǔ)償信號(hào)鏈中引入的任何顫抖。電纜驅(qū)動(dòng)程序可以輸出差動(dòng)串行數(shù)據(jù)信號(hào),并支持非常高速的數(shù)據(jù)傳輸,用于高清晰度和超高清晰度視頻等應(yīng)用。

綠色能源司機(jī)

綠色能源系統(tǒng)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器可以有一兩個(gè)輸入電壓,這取決于所使用的半導(dǎo)體功率類型。閘門(mén)驅(qū)動(dòng)電壓是開(kāi)關(guān)式電源轉(zhuǎn)換器效率和耗能的重要因素。硅(SI)功率MOSIFT需要最高18V的閘門(mén)驅(qū)動(dòng)電壓,以達(dá)到最大效率.氮化鈉(GAN)電壓不同,具有典型的5-6V的旋轉(zhuǎn)電壓和-2V的關(guān)閉電壓。考慮到電壓范圍有限,硅、硅、硅等離子體的驅(qū)動(dòng)器通常只有單一輸入和單一輸出,并在內(nèi)部產(chǎn)生所需電壓。

碳化硅(碳化硅)和硅的不同.為了最大限度地減少耗電和最大限度地提高效率,這些設(shè)備的閘門(mén)需要不同的開(kāi)關(guān)和關(guān)閉電壓。例如,一個(gè)硅IGBT需要15伏打開(kāi),而-7到-15V需要關(guān)閉,而一個(gè)特殊的MOSFET需要+15到+20V打開(kāi),而-5到0V需要關(guān)閉,可以需要一個(gè)具有雙重輸入的驅(qū)動(dòng)IC,一個(gè)用于打開(kāi)電壓,一個(gè)用于關(guān)閉電壓。這些設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電壓通常由外部的雙輸出直流/直流轉(zhuǎn)換器( 圖3 ) .

圖3碳化硅氧化硅(上右邊)需要雙驅(qū)動(dòng)電壓,驅(qū)動(dòng)IC通常由雙輸出DC/DC轉(zhuǎn)換器(左)提供動(dòng)力。

汽車駕駛

汽車系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)功率MOSIFT有所不同,根據(jù)應(yīng)用情況采用了高水平和低水平的驅(qū)動(dòng)。低面驅(qū)動(dòng)器位于負(fù)載和地面之間,高面驅(qū)動(dòng)器位于負(fù)載和電源電壓之間。兩者之間的一個(gè)重要區(qū)別是它們對(duì)故障條件的響應(yīng),特別是在電源轉(zhuǎn)換應(yīng)用中最常見(jiàn)的故障模式短路。在汽車應(yīng)用程序中,短地面比短供應(yīng)更有可能。供電電壓通常用一根電線來(lái)傳遞,而接地則通過(guò)幾乎無(wú)處不在的金屬板傳遞。對(duì)于一個(gè)高端司機(jī)來(lái)說(shuō),短地面故障將使輸出縮短到地面,并需要保護(hù)電路,而短地面故障與低地面司機(jī)啟動(dòng)負(fù)載,可能不需要相同的保護(hù)( 圖4 )。供應(yīng)故障則相反.一個(gè)被縮短到需要保護(hù)的低身驅(qū)動(dòng)器和高側(cè)負(fù)載將永久打開(kāi),可能也需要保護(hù),但不同類型的保護(hù) .

圖4高向(左)和低向(右)驅(qū)動(dòng)的使用對(duì)短向地面斷層有不同的影響.

斷層的不同結(jié)果決定了低面或高面驅(qū)動(dòng)的選擇。低檔驅(qū)動(dòng)程序廣泛用于發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器控制,但不用于油泵。在發(fā)生事故時(shí),如果將一個(gè)低擋駕駛員縮短到地面,則發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器控制系統(tǒng)可以在沒(méi)有什么風(fēng)險(xiǎn)的情況下長(zhǎng)期運(yùn)行,而如果燃料泵持續(xù)運(yùn)行,則可能出現(xiàn)高風(fēng)險(xiǎn)情況,則情況并非如此。除了油泵,高側(cè)的驅(qū)動(dòng)器可以在諸如電動(dòng)鏡子或座椅電動(dòng)機(jī)等身體功能中找到。它們也用于汽車LED照明應(yīng)用 .

概括的

驅(qū)動(dòng)器和緩沖器都提供阻抗變換。電壓、電流、時(shí)鐘和其他緩沖器大多在信號(hào)水平工作,不會(huì)提高信號(hào)功率,但它們除了提供阻抗變換之外,還能改變信號(hào)特性。線路和閘門(mén)驅(qū)動(dòng)程序可以在信號(hào)或功率水平工作。根據(jù)應(yīng)用程序的不同,緩沖區(qū)和驅(qū)動(dòng)程序可以有單個(gè)輸入和輸出、單個(gè)輸出的多個(gè)輸入或多個(gè)輸出的單個(gè)輸入。