緩沖器和驅(qū)動器同時提供輸入和輸出之間的阻抗變換。當(dāng)看到常見類型的緩沖器和驅(qū)動器,例如電壓和電流緩沖器、時鐘緩沖器、直線驅(qū)動器和門驅(qū)動器時,這些差異開始出現(xiàn)?；揪彌_區(qū)和驅(qū)動程序有一個輸入和一個輸出,但還有一些可以有一個輸入和多個輸出或一個輸出有多個輸入。
這一常見問題從審查用于信號隔離的電壓(數(shù)字)和電流(模擬)緩沖器開始,研究使用時鐘樹緩沖器和線路驅(qū)動器來驅(qū)動輸電線路,在綠色能源系統(tǒng)中控制電力半導(dǎo)體的門驅(qū)動器,并通過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)動器來結(jié)束。
除了在源和負載之間提供阻抗變換之外,緩沖區(qū)(又稱緩沖區(qū)放大器)還防止信號源受到負載的影響。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太弱而無法驅(qū)動負載時。它們也被用來隔離和保護設(shè)備,因為它們通常有更好的靜電放電(ESD)和鎖定保護,相比于單片機和其他數(shù)字化處理器。
電壓緩沖器
電壓緩沖區(qū)(有時稱為數(shù)字緩沖區(qū))具有高(理想的無限)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,不受信號幅值的影響,輸出響應(yīng)時間為零,不受輸入信號速度的影響。它有時被稱為電壓跟隨者,因為輸出電壓跟隨或跟蹤輸入電壓。電壓數(shù)字緩沖器具有統(tǒng)一電壓增益,不會放大或衰減輸入信號,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,需要高電流來驅(qū)動比正常支持的風(fēng)扇更多的閘門,以驅(qū)動顯示器或長電線。
通過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,其輸出級設(shè)計為低阻抗。此外,當(dāng)作為一個統(tǒng)一增益緩沖區(qū)驅(qū)動電容負載時,一些OP安培會變得不穩(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。它可以用來連接傳感器的弱輸入信號和能夠吸引更大電流的負載。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,因為輸出電流跟隨或跟蹤輸入電流。電流緩沖應(yīng)用的例子包括數(shù)字邏輯門,該門用于將輸入信號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/或電流波動的影響。
把樹和緩沖區(qū)切成塊
時鐘配電網(wǎng)(?木屑樹 在數(shù)字系統(tǒng)中,經(jīng)常使用時鐘緩沖器,還有時鐘源,可能還有一個顫動衰減電路。時鐘緩沖區(qū)是一個單一輸入、多個輸出設(shè)備,它為多個IC的使用提供主時鐘信號的多個副本。時鐘緩沖區(qū)有2至20或更多輸出( 圖2 )。時鐘緩沖器的關(guān)鍵性能參數(shù)包括最小的延遲和相等的升降時間,以支持低相位的震動和低輸出偏斜。由于它們具有集成邏輯,時鐘緩沖器可以包括額外的功能,如電壓水平轉(zhuǎn)換,信號格式轉(zhuǎn)換,復(fù)用,和輸入頻率劃分。
圖2基本1:4時鐘緩沖區(qū).
直線驅(qū)動器
線路驅(qū)動器是專門的緩沖器,它集成了驅(qū)動長傳輸線或電纜的能力,能夠使信號發(fā)送到更遠的距離,更高的扇形,或改變格式。有些人將輸入邏輯信號適應(yīng)于特定的行驅(qū)動通信標(biāo)準。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。輸入由多個行組成,例如一個并行總線。它們可以包括諸如均衡器和濾波器等功能,以補償信號的損失和扭曲,并生成修正的信號。
司機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)動程序從數(shù)據(jù)流中恢復(fù)時鐘信號?；厥盏臅r鐘信號用于用干凈的時鐘來重新傳輸數(shù)據(jù),補償信號鏈中引入的任何顫抖。電纜驅(qū)動程序可以輸出差動串行數(shù)據(jù)信號,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
綠色能源系統(tǒng)的動力驅(qū)動器可以有一兩個輸入電壓,這取決于所使用的半導(dǎo)體功率類型。閘門驅(qū)動電壓是開關(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的閘門驅(qū)動電壓,以達到最大效率.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)備的閘門需要不同的開關(guān)和關(guān)閉電壓。例如,一個硅IGBT需要15伏打開,而-7到-15V需要關(guān)閉,而一個特殊的MOSFET需要+15到+20V打開,而-5到0V需要關(guān)閉,可以需要一個具有雙重輸入的驅(qū)動IC,一個用于打開電壓,一個用于關(guān)閉電壓。這些設(shè)備的驅(qū)動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)動電壓,驅(qū)動IC通常由雙輸出DC/DC轉(zhuǎn)換器(左)提供動力。
汽車駕駛
汽車系統(tǒng)中的驅(qū)動功率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。低面驅(qū)動器位于負載和地面之間,高面驅(qū)動器位于負載和電源電壓之間。兩者之間的一個重要區(qū)別是它們對故障條件的響應(yīng),特別是在電源轉(zhuǎn)換應(yīng)用中最常見的故障模式短路。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傳遞,而接地則通過幾乎無處不在的金屬板傳遞。對于一個高端司機來說,短地面故障將使輸出縮短到地面,并需要保護電路,而短地面故障與低地面司機啟動負載,可能不需要相同的保護( 圖4 )。供應(yīng)故障則相反.一個被縮短到需要保護的低身驅(qū)動器和高側(cè)負載將永久打開,可能也需要保護,但不同類型的保護 .
圖4高向(左)和低向(右)驅(qū)動的使用對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)動的選擇。低檔驅(qū)動程序廣泛用于發(fā)動機和變速器控制,但不用于油泵。在發(fā)生事故時,如果將一個低擋駕駛員縮短到地面,則發(fā)動機和變速器控制系統(tǒng)可以在沒有什么風(fēng)險的情況下長期運行,而如果燃料泵持續(xù)運行,則可能出現(xiàn)高風(fēng)險情況,則情況并非如此。除了油泵,高側(cè)的驅(qū)動器可以在諸如電動鏡子或座椅電動機等身體功能中找到。它們也用于汽車LED照明應(yīng)用 .
概括的
驅(qū)動器和緩沖器都提供阻抗變換。電壓、電流、時鐘和其他緩沖器大多在信號水平工作,不會提高信號功率,但它們除了提供阻抗變換之外,還能改變信號特性。線路和閘門驅(qū)動程序可以在信號或功率水平工作。根據(jù)應(yīng)用程序的不同,緩沖區(qū)和驅(qū)動程序可以有單個輸入和輸出、單個輸出的多個輸入或多個輸出的單個輸入。
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