Buffer digital

Un buffer digital (o buffer lógico ) es un elemento de circuito electrónico que se utiliza para copiar una señal de entrada digital y aislarla de cualquier carga de salida . Para el caso típico de utilizar voltajes como señales lógicas, la impedancia de entrada de un buffer lógico es alta, por lo que consume poca corriente del circuito de entrada , para evitar perturbar su señal .

El buffer digital es importante en la transmisión de datos entre sistemas conectados. Los buffers se utilizan en registros (dispositivo de almacenamiento de datos) y buses (dispositivo de transferencia de datos). Para conectarse a un bus compartido, se debe utilizar un buffer digital triestado , ya que tiene un estado de salida de alta impedancia ("inactivo" o "desconectado") (además de lógica baja y alta).

Un amplificador buffer de voltaje transfiere un voltaje desde un circuito de alta impedancia de salida a un segundo circuito con baja impedancia de entrada. Conectar directamente una carga de baja impedancia a una fuente de energía consume corriente de acuerdo con la ley de Ohm . La alta corriente afecta a la fuente. Las entradas del buffer son de alta impedancia. Una carga amortiguada no afecta efectivamente al circuito de la fuente. La corriente de salida del buffer se genera dentro del buffer. De esta manera, un buffer proporciona aislamiento entre una fuente de energía y una baja impedancia. El buffer no amplifica ni atenúa intencionalmente la señal de entrada, por lo que puede llamarse buffer de ganancia unitaria .

Un buffer digital es un tipo de amplificador buffer de voltaje que solo se ocupa de los niveles lógicos digitales y, por lo tanto, puede ser no lineal. También puede actuar como un desplazador de nivel , con voltajes de salida que difieren de los voltajes de entrada. Un caso de esto es un buffer inversor que traduce una señal activa alta a una activa baja (o viceversa).

El estado de salida de este búfer es el opuesto al estado de entrada. Si la entrada es alta, la salida es baja y viceversa. Gráficamente, un búfer inversor se representa mediante un triángulo con un pequeño círculo en la salida, donde el círculo significa inversión. El inversor es un componente básico de la electrónica digital. Los decodificadores, las máquinas de estado y otros dispositivos digitales sofisticados a menudo incluyen inversores.

Este tipo de buffer no realiza inversiones ni toma de decisiones. Un buffer digital de entrada única es diferente de un inversor. No invierte ni altera su señal de entrada de ninguna manera. Lee una entrada y emite un valor. Por lo general, el lado de entrada lee una entrada ALTA o BAJA y emite un valor ALTO o BAJO, respectivamente. Si el terminal de salida envía una señal ALTA o BAJA está determinado por su valor de entrada. El valor de salida será alto si y solo si el valor de entrada es alto. En otras palabras, Q será alto si y solo si A es ALTO.

A diferencia del búfer digital de entrada única, que tiene solo una entrada, el búfer digital de tres estados tiene dos entradas: una entrada de datos y una entrada de control. (Una entrada de control es análoga a una válvula, que controla el flujo de datos). Cuando la entrada de control está activa, el valor de salida es el valor de entrada y el búfer no es diferente del búfer digital de entrada única.

Un búfer digital triestado activo alto es un búfer que está en un estado activo que transmite su entrada de datos a la salida solo cuando su voltaje de entrada de control es alto (lógica 1). ^[1] Pero cuando la entrada de control es baja (lógica 0), la salida es de alta impedancia (abreviada como "Hi-Z"), como si la pieza se hubiera quitado del circuito.

Es básicamente lo mismo que un búfer digital alto activo, excepto el hecho de que el búfer está activo cuando la entrada de control está en un estado bajo.

Los buffers digitales triestado también tienen variedades inversoras en las que la salida es la inversa de la entrada.

Los buffers de voltaje de entrada única se utilizan en muchos lugares para realizar mediciones, entre ellas:

• En circuitos de galgas extensométricas para medir deformaciones en estructuras como puentes, alas de aviones y vigas en I de edificios.
• En circuitos de medición de temperatura para calderas y en aviones de gran altitud en un entorno frío.
• En circuitos de control para aeronaves, transportes de personas en aeropuertos, metros y en muchas operaciones de producción diferentes.

Los buffers de voltaje triestado se utilizan ampliamente para transmitir en buses compartidos , ya que un bus solo puede transmitir los datos de un dispositivo de entrada a la vez. El estado de salida de alta impedancia desconecta temporalmente ese dispositivo de entrada del bus, ya que, como máximo, solo un dispositivo debe controlar activamente los cables compartidos del bus.