Tampon numérique

Un tampon numérique (ou tampon logique ) est un élément de circuit électronique utilisé pour copier un signal d'entrée numérique et l'isoler de toute charge de sortie . Dans le cas typique d'utilisation de tensions comme signaux logiques, l'impédance d'entrée d'un tampon logique est élevée, de sorte qu'il tire peu de courant du circuit d'entrée , pour éviter de perturber son signal .

Le tampon numérique est important dans la transmission de données entre des systèmes connectés. Les tampons sont utilisés dans les registres (périphérique de stockage de données) et les bus (périphérique de transfert de données). Pour se connecter à un bus partagé, un tampon numérique à trois états doit être utilisé, car il possède un état de sortie à haute impédance (« inactif » ou « déconnecté ») (en plus des états logiques bas et haut).

Un amplificateur tampon de tension transfère une tension d'un circuit à haute impédance de sortie vers un second circuit à faible impédance d'entrée. La connexion directe d'une charge à faible impédance à une source d'alimentation consomme du courant conformément à la loi d'Ohm . Le courant élevé affecte la source. Les entrées tampon sont à haute impédance. Une charge tamponnée n'affecte pas le circuit source. Le courant de sortie du tampon est généré à l'intérieur du tampon. De cette façon, un tampon assure l'isolation entre une source d'alimentation et une faible impédance. Le tampon n'amplifie ni n'atténue intentionnellement le signal d'entrée, et peut donc être appelé tampon à gain unitaire .

Un tampon numérique est un type d'amplificateur tampon de tension qui ne s'intéresse qu'aux niveaux logiques numériques et peut donc être non linéaire. Il peut également agir comme un décaleur de niveau , avec des tensions de sortie différentes des tensions d'entrée. Un exemple de cela est un tampon inverseur qui traduit un signal actif haut en un signal actif bas (ou vice versa).

L'état de sortie de ce tampon est l'opposé de l'état d'entrée. Si l'entrée est haute, la sortie est basse, et vice versa. Graphiquement, un tampon inverseur est représenté par un triangle avec un petit cercle à la sortie, le cercle signifiant l'inversion. L'inverseur est un élément de base de l'électronique numérique. Les décodeurs, les machines d'état et d'autres appareils numériques sophistiqués incluent souvent des inverseurs.

Ce type de tampon n'effectue aucune inversion ni prise de décision. Un tampon numérique à entrée unique est différent d'un inverseur. Il n'inverse ni ne modifie son signal d'entrée de quelque manière que ce soit. Il lit une entrée et génère une valeur. En général, le côté entrée lit soit une entrée HIGH soit LOW et génère une valeur HIGH ou LOW, en conséquence. Le fait que le terminal de sortie envoie un signal HIGH ou LOW est déterminé par sa valeur d'entrée. La valeur de sortie sera élevée si et seulement si la valeur d'entrée est élevée. En d'autres termes, Q sera élevé si et seulement si A est HIGH.

Contrairement au tampon numérique à entrée unique qui n'a qu'une seule entrée, le tampon numérique à trois états a deux entrées : une entrée de données et une entrée de commande. (Une entrée de commande est analogue à une vanne, qui contrôle le flux de données.) Lorsque l'entrée de commande est active, la valeur de sortie est la valeur d'entrée et le tampon n'est pas différent du tampon numérique à entrée unique.

Un tampon numérique à trois états actif-haut est un tampon qui est dans un état actif qui transmet son entrée de données à la sortie uniquement lorsque sa tension d'entrée de commande est élevée (logique 1). Mais lorsque l'entrée de commande est basse (logique 0), la sortie est à haute impédance (abrégée en « Hi-Z »), comme si la pièce avait été retirée du circuit.

Il s'agit fondamentalement du même principe que le tampon numérique actif haut, sauf que le tampon est actif lorsque l'entrée de commande est à un état bas.

Les tampons numériques à trois états ont également des variétés inverseuses dans lesquelles la sortie est l'inverse de l'entrée.

Les tampons de tension d'entrée unique sont utilisés dans de nombreux endroits pour les mesures, notamment :

• Dans les circuits de jauges de contrainte pour mesurer les déformations dans les structures telles que les ponts, les ailes d'avion et les poutres en I dans les bâtiments.
• Dans les circuits de mesure de température des chaudières et dans les avions à haute altitude dans un environnement froid.
• Dans les circuits de contrôle des avions, des véhicules de transport de personnes dans les aéroports, les métros et dans de nombreuses opérations de production différentes.

Les tampons de tension à trois états sont largement utilisés pour transmettre sur des bus partagés , car un bus ne peut transmettre que les données d'un seul périphérique d'entrée à la fois. L'état de sortie à haute impédance déconnecte temporairement ce périphérique d'entrée du bus, car au plus un seul périphérique doit piloter activement les fils partagés du bus.