Búfer 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 . En el caso típico de usar 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 búfer digital es fundamental para la transmisión de datos entre sistemas conectados. Los búferes se utilizan en registros (dispositivos de almacenamiento de datos) y buses (dispositivos de transferencia de datos). Para conectarse a un bus compartido, se debe utilizar un búfer digital triestado , ya que posee un estado de salida de alta impedancia ("inactivo" o "desconectado") (además de los estados lógicos bajo y alto).

Funcionalidad

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 alimentación produce una corriente que, según la ley de Ohm , afecta a la fuente. Las entradas del buffer tienen alta impedancia. Una carga bufferizada prácticamente no afecta al circuito de la fuente. La corriente de salida del buffer se genera dentro del propio buffer. De esta forma, el buffer proporciona aislamiento entre la fuente de alimentación y una carga de baja impedancia. El buffer no amplifica ni atenúa intencionadamente la señal de entrada, por lo que se le puede denominar buffer de ganancia unitaria .

Un buffer digital es un tipo de amplificador buffer de voltaje que solo considera los niveles lógicos digitales y, por lo tanto, puede ser no lineal. También puede funcionar como un desplazador de nivel , con voltajes de salida diferentes a los de entrada. Un ejemplo de esto es un buffer inversor que convierte una señal activa en alto en una activa en bajo (o viceversa).

Tipos

Buffer de voltaje de entrada única

Tápulo de inversión

El estado de salida de este búfer es opuesto al 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 indica la inversión. El inversor es un componente básico en la electrónica digital. Los decodificadores, las máquinas de estados y otros dispositivos digitales sofisticados suelen incluir inversores.

Búfer no inversor

Este tipo de búfer no realiza inversiones ni toma de decisiones. Un búfer 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. Generalmente, la entrada lee un valor ALTO o BAJO y emite un valor ALTO o BAJO, respectivamente. El valor de salida (ALTO o BAJO) está determinado por su entrada. El valor de salida será ALTO si y solo si la entrada es ALTA. En otras palabras, Q será alto si y solo si A es ALTO.

Búfer digital de tres estados

A diferencia del búfer digital de entrada única, que solo tiene una entrada, el búfer digital triestado tiene dos entradas: una de datos y otra de control. (Una entrada de control es análoga a una válvula que regula el flujo de datos). Cuando la entrada de control está activa, el valor de salida es igual al de entrada, y el búfer funciona de forma idéntica al búfer digital de entrada única.

búfer digital triestado activo de alto nivel

Un buffer digital triestado activo-alto es un buffer que se encuentra en estado activo y transmite sus datos de entrada 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 tiene alta impedancia (abreviada como "Hi-Z"), como si el componente se hubiera retirado del circuito.

búfer digital triestado activo bajo

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

Buffer digital triestado inversor

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

Solicitud

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

En circuitos de galgas extensométricas para medir deformaciones en estructuras como puentes, alas de aviones y vigas en I en edificios.
En circuitos de medición de temperatura para calderas y en aeronaves que operan a gran altitud en ambientes fríos.
En circuitos de control para aeronaves, sistemas de transporte de pasajeros en aeropuertos, metros y en muchas otras operaciones de producción.

Los búferes 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 dicho dispositivo de entrada del bus, puesto que, como máximo, solo un dispositivo debería controlar activamente los cables compartidos del bus.