デジタルバッファー – 回路は、インバーターに頼らずに回路のロジックゲートを分離する必要がある場合があります。そこで、デジタルバッファが利点を提供します。分離能力を提供するだけでなく、回路の信号強度も向上します。これは、回路の最適なパフォーマンスを保証するため、効果的なアプローチです。 一般に、これらはまた、ある回路から別の回路に電圧を伝達します。デジタルバッファーを理解することは目的であり、その機能は圧倒的に見える場合があります。WellPCBでは、デジタルバッファーに向けて正しい方向に導きます。それでは始めましょう！
デジタルバッファとは何ですか？
（デジタルバッファシンボル）
ソース：ウィキメディアコモンズ
電圧バッファーと呼ばれるデジタルバッファーは、電子回路要素として機能します。一般に、入力ソースと出力ソースの両方を互いに分離します。分離プロセス中、電圧バッファーは、入力電圧に一致する電圧を適用します。また、回路から電圧を差し引くこともできます。その結果、最小限の電流はメイン回路を妨害することなく流れ、損傷を防ぎます。通常、これらには、0Vまたは5Vで理想的な低電圧レベルが必要です。
（リレーを示す画像）
さらに、これは、ランプ、リレー、ソレノイドなどの負荷によって信号ソースが変化するのを防ぐのに役立ちます。また、デジタルバッファーは、レジスタ、フリップフロップ、バスドライバーなどの一般的なアプリケーションにオンとオフのデータ送信制御機能を提供しているため、非常に重要になります。これらは、入力値に依存して、高または低信号を提供する出力端子で構成されています。
なぜデジタルバッファを使用する必要があるのですか？
（デジタルバッファーは、ある回路から次の回路に電圧を転送します。）
デジタルバッファーは、入力インピーダンスが低いため、高出力インピーダンスから第2回回路に電圧を送信します。これにより、高インピーダンスがメイン回路を破壊するのを防ぎます。さらに、現在の容量を高め、スイッチトランジスタがより効率的に動作するようにします。
デジタルバッファの種類
現在、2つの主要なデジタルバッファーが存在し、単一の入力電圧バッファーとTri-Stateデジタルバッファーが存在しています。
単一の入力電圧バッファー
単一の入力電圧バッファーは、入力信号の反転または変更を実行しません。バッファーを反転させる2つのタイプが存在し、非反転バッファーが存在します。
反転バッファー
反転バッファーは、入力ソースの反対側の状態に構成されます。たとえば、出力が低くなると、入力をHighに設定します。インバーターの一般的なアプリケーションには、状態マシン、デコーダー、およびその他のさまざまなデジタルデバイスが含まれます。
非反転バッファー
名前が示すように、非反転バッファーは反転を実行しません。この例では、その入力は高電圧または低い電圧を引き出し、その値を出力します。入力は、出力端子が高い値または低値を提供するかどうかを決定します。この条件では、出力は入力が設定されている限り高く設定されます。
トライステートデジタルバッファー
入力制御スイッチとして機能するTri-Stateバッファーは、入力回路からの出力を電子的に遮断します。これは、有効な信号入力ピンまたは外部制御を介して発生します。実際には、制御信号はロジック0またはロジック1信号として機能し、出力が正常に機能する状態にトライステートバッファーを配置します。また、出力を切断またはブロックする別の状態に入ることもあります。
その後、3番目の状態で出力が停止し、回路が開きます。その結果、出力が高すぎたり低く設定したりしません。代わりに、入力信号に反応しないHigh-ZまたはHi-Zと呼ばれる高インピーダンスを生成します。実際には、供給からの電流はブロックされたままです。
また、以下の3種類のTRI-STATEデジタルバッファーについても詳しく説明します。
アクティブハイトライステートデジタルバッファー
出力ピンは、有効なピンに高い正の信号を適用した後、入力ピンに接続します。 これにより、アクティブな高トリステートバッファーがトリガーされます。
Enable Pinに低い信号または負の信号を適用すると、出力が入力から切断されます。その後、HI-Z状態に設定され、出力が入力に反応しないように強制されます。一方、出力は開回路条件に構成されます。
アクティブな低トリステートデジタルバッファー
アクティブな低トリステートバッファーでは、出力が入力に接続されます。さらに、これは、Enable Pinに低い信号または負の信号を適用した後に発生します。ただし、Enable Pinに高または正の信号を適用すると、異なる効果が得られます。これは、出力が入力から切断されるためです。次に、出力はHI-Z状態のままである間に開回路条件に入ります。
トライステートデジタルバッファを反転させます
アクティブなトライステートバッファー中に、ゲートとPIN機能をゲートではなくロジックとして有効にします。有効なピンに高または正の信号を適用すると、アクティブ化されます。そこから、通常のロジックゲートと同様に動作します。この条件により、出力が入力と逆になります。Enable Pinが低いまたは負の信号を受信した場合、出力は開回路またはHI-Zに構成されます。
バッファゲートの目的は何ですか？
（バッファゲートシンボルを示す画像）
ソース：ウィキメディアコモンズ
バッファゲートの役割には、回路で信号増幅を実行することが含まれます。これは、弱い信号の現在の容量を改善し、負荷駆動機能を提供することでこれを達成します。一般に、バッファ回路には、出力端子にインバーターバブルがない三角形が含まれています。バッファーは、オープンコレクターの出力にも形成される場合があります。センサーなどのアナログ信号は、そのゲートを介してデジタル入力に接続できます。
バッファーとインバーターの違いは何ですか
（回路のインバーターの例を示す画像）
ソース：ウィキメディアコモンズ
インバーターは、出力を使用した回路の入力信号の反転プロセスを実行します。たとえば、入力が低く構成されたときに出力を高に設定します。また、入力が高くなると、出力が低くなります。一方、バッファーは信号の強度をわずかに改善します。
デジタルバッファーのアプリケーション
コントロールサーキット：地下鉄、航空機、製造プロセスに役立ちます。
（デジタルバッファーは地下鉄で一般的です）
温度測定回路：温度測定回路の例には、寒いエリアで飛んでいるボイラーと飛行機が含まれます。
（ボイラーには、温度を測定するためのデジタルバッファーが含まれています）
ひずみゲージ回路：これらは、航空機の翼、橋、建物のiビームに見られる欠陥を測定します。
（デジタルバッファーは、飛行機の翼に見られる欠陥を測定するのに役立ちます。）
概要
全体として、電圧バッファーは、高インピーダンスから低インピーダンスのある別の回路に電圧を伝達します。さらに、増幅により回路の信号が強化されます。主な目的の1つは、互いに回路の入力ソースと出力ソースを分離することです。実際、電圧は入力を減少または一致させます。これを達成することで、最小限の電流がメイン回路を保護しながら流れることができます。さらに、デジタルバッファーは、オンオフデータ転送制御機能を提供するため、レジスタにとって重要です。
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