Wofür ist der Puffer im IC-Design?

Im CMOS-Design verwenden wir immer zwei Inverter als Puffer, aber irgendwann verstehe ich die Funktionen oder Wichtigkeiten des Puffers nicht ganz.

Wie mir zuvor gesagt wurde, 1) könnte der Puffer die Ausgabe glätten, aber warum? Es sind zum Beispiel zwei Inverter, wenn ich einen Ringspannungsoszillator entwerfe, der aus vielen Invertern besteht, warum brauche ich dann immer noch zwei Inverter zum Ausgang des VCO? Wie kann dieser Puffer den Ausgang des VCO glätten? 2) Außerdem kann der Puffer normalerweise die große Last (Cap oder Res) treiben, das ist für mich völlig verschwommen, ich verstehe es nicht.

Ich kenne nur die Funktion dieser beiden Puffer, und ich verstehe nicht einmal, warum sie solche Funktionen haben, und für andere Zwecke bin ich mir nicht sicher ...

Ich hoffe auf mehr Hilfe, um diesen kleinen, aber wichtigen Block zu verstehen ...

Diese Frage ist ohne Schaltungsbeispiel schwer zu beantworten.
Angenommen, Sie haben einen Controller mit Open-Collector-Ausgängen, was bedeutet, dass seine 1-Werte schwach sind. Sie möchten, dass sowohl 1 als auch 0 stark sind. Du brauchst einen Puffer. Ich hatte mal einen Fall bei mir, dass die Uhr ausgefallen ist, weil sie schwach war und Buffer die Platine gerettet hat. Mir sind jedoch keine anderen Fälle bekannt und warum spezielle Taktpuffer besser sind als andere. Da schließe ich mich deiner Frage an.
@Andyaka, irgendwann stimme ich dir zu, ohne Schaltung schwer zu beantworten, aber das möchte ich auch wissen, ich möchte die Verwendung eines Puffers für das IC-Design abschließen. Wenn Sie nicht wissen, wie Sie das sagen sollen, kann ich dann verstehen, dass Sie noch nie über meine Frage nachgedacht haben?
Es gibt so viele Verwendungsmöglichkeiten für einen Puffer und was ein Puffer tut, und das ist nur analoges Zeug mit niedriger Frequenz, geschweige denn digital.
@Andyaka viele Verwendungen? Vielleicht bin ich kein Experte, aber wie ich weiß, verwenden die Leute normalerweise nur Puffer, um einen Stromkreis von einem anderen Stromkreis zu trennen, damit sie die Last ansteuern können, ohne den Quellschaltkreis zu beeinflussen, sowohl analog als auch digital, außer diesem sehe ich nicht wo sie oft Puffer verwenden, können Sie mir mehr sagen, danke.
Ich würde nur bekräftigen, was Dave Tweed sagt, und die Frage ist zu weit gefasst, um jedes Mal darauf einzugehen, wenn ein Puffer in Betracht gezogen wird

Antworten (3)

Grundsätzlich ist ein Puffer ein Verstärker. Es nimmt ein kleines Signal (wobei die Quelle des Signals leicht belastet wird) und stellt eine Kopie dieses Signals bereit, das eine starke (z. B. kapazitive) Last treiben kann.

Sie werden dort eingesetzt, wo der Anschluss der schweren Last direkt an die Quelle das Signal beeinträchtigen würde. Solche Effekte treten auf, weil die Signalquelle eine Ausgangsimpedanz ungleich Null hat und der Ausgang auf irgendeine Weise auch für Rückkopplungen (oder zur Speisung anderer Lasten) verwendet werden kann. Das Laden des Ausgangs beeinflusst auch das Feedback, das dann das Verhalten der Quelle auf unerwünschte Weise verändert.

nicht zu vergessen, sie dienen auch dazu, eine Verzögerung in die Schaltung einzuführen, die von potentiellem Nutzen ist

Buffer könnte die Ausgabe glätten, aber warum?
Die CMOS-Widerstandsinverter können wie ein Puffer wirken, der den Ausgang glättet. Wenn Sie die Schaltung analysieren, werden Sie feststellen, dass die Rauschgrenzen für den Eingang / Ausgang dazu beitragen, das gestörte Rauschen durch externe Einflüsse zu unterdrücken.
Betrachten Sie die folgende Schaltung:

Ringoszillator.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein
Der Ausgang verschiedener Inverter wird in die nächste Stufe des Inverters eingespeist, jedes Rauschen zwischen der Polysiliziumverbindung kann dazu führen, dass die Ausgangswerte des Inverters zu einem beschädigten Eingang für den nächsten Zyklus werden, wobei ein hoher Rauschabstand hilfreich sein kann dies verhindern. Je größer der Wert der Rauschspanne ist, desto besser ist die Tendenz der Schaltung, Rauschen zu unterdrücken. CMOS-Inverter haben eine ausreichende Rauschspanne, die dazu beiträgt, Rauschen zu unterdrücken und die Ausgabe glatter zu machen.

Außerdem kann der Puffer normalerweise die große Last (Cap oder Res) treiben, das ist für mich total verschwommen, ich verstehe es nicht.
Spannungspuffer:

Ein Spannungspuffer.
Es hängt vernünftigerweise von der Art der Last ab, die Sie ansteuern, und was Sie von ihr erwarten. Ein Spannungspufferverstärker hat einen großen Ausgangswiderstand und verhindert daher, dass Ihre Schaltung die Pufferschaltung inakzeptabel lädt, und ein Strompuffer hat einen Ausgang mit niedriger Impedanz.

In CMOS-Wechselrichtern kann jede Last angesteuert werden, indem der Strom an die Last geliefert oder der Strom von der Last abgeleitet wird.

Ein CMOS-Puffer kann auch als Pegelumsetzer fungieren. Wenn Sie beispielsweise eine Sinuswelle mit 400 mV Vpp haben und möchten, dass diese Sinuswelle eine Rechteckwelle ist, die von Rail-Rail (von Vdd zu Gnd) schwingt, können Sie einen Ausgangspuffer haben. Außerdem werden Puffer als Verzögerungselemente in Logikschaltungen (z. B. Reset) verwendet, bei denen nach einiger Zeit eine Operation ausgeführt werden soll. (Für höhere Verzögerungszeiten würde ich die Verwendung eines spannungsgesteuerten Verzögerungselements empfehlen). Aber für geringere Verzögerungszeiten können wir 2 kaskadierte Wechselrichter verwenden.

Wie Dave zu Recht sagte, können Sie eine kapazitive Last mit einem Puffer ansteuern. Hoffe das hilft :)

Wofür ist der Puffer im IC-Design?
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