Búfer digital:una guía completa

A veces, un circuito puede necesitar aislar las puertas lógicas de un circuito sin depender de un inversor. Ahí es donde un búfer digital proporciona ventajas. No solo ofrece capacidades de aislamiento, sino que también aumenta la intensidad de la señal del circuito. Este es un enfoque efectivo ya que asegura un rendimiento óptimo del circuito. Generalmente, estos también transfieren voltaje de un circuito a otro. Comprender un búfer digital es el propósito, y su funcionalidad puede parecer abrumadora. En WellPCB, lo guiaremos en la dirección correcta hacia los búferes digitales. ¡Así que empecemos!

¿Qué son los búferes digitales?

(símbolo de búfer digital)

Fuente:Wikimedia Commons

Un búfer digital, también llamado búfer de voltaje, sirve como elemento de circuito electrónico. En general, aísla las fuentes de entrada y salida entre sí. Durante el proceso de aislamiento, un búfer de voltaje aplica un voltaje que coincide con su voltaje de entrada. También podría restar voltaje del circuito. Como resultado, la corriente mínima fluye a través de él sin interferir con el circuito principal, manteniéndolo a salvo de daños. Por lo general, estos requieren un nivel de voltaje bajo, ideal a 0 V o 5 V.

(Imagen que muestra un relé)

Además, esto ayuda a evitar que la fuente de señal cambie a través de cargas, como lámparas, relés y solenoides. Los búferes digitales también brindan capacidades de control de transmisión de datos de encendido y apagado para aplicaciones comunes como registros, flip-flops y controladores de bus, lo que los hace extremadamente importantes. Estos consisten en terminales de salida que entregan una señal alta o baja, dependiendo de su valor de entrada.

¿Por qué deberíamos usar un búfer digital?

(Un búfer digital transfiere voltaje de un circuito al siguiente).

Los búferes digitales transmiten voltaje desde una impedancia de salida alta al segundo circuito con una impedancia de entrada baja. Esto evitará que la alta impedancia interrumpa el circuito principal. Además, aumenta la capacidad actual, lo que hace que los transistores de conmutación funcionen de manera más eficiente.

Tipos de búferes digitales

Actualmente, existen dos búferes digitales principales, un búfer de voltaje de entrada único y un búfer digital de tres estados.

Búfer de voltaje de entrada única

Los búferes de voltaje de entrada única no realizan inversiones ni modificaciones de la señal de entrada. Existen dos tipos, búfer inversor y búfer no inversor.

Búfer de inversión

Un búfer inversor se configura en un estado opuesto al de la fuente de entrada. Por ejemplo, establecerá la entrada en alta si la salida se establece en baja. Las aplicaciones comunes para un inversor incluyen máquinas de estado, decodificadores y varios otros dispositivos digitales.

Búfer no inversor

Como sugiere el nombre, un búfer no inversor no realiza una inversión. En este caso, su entrada consumirá voltaje ALTO o BAJO y emitirá su valor. La entrada determina si el terminal de salida entrega o no un valor ALTO o BAJO. En esta condición, la salida se establece en un valor tan alto como el de la entrada.

Búfer digital de tres estados

El Tri-state Buffer, que sirve como interruptor de control de entrada, corta electrónicamente la salida del circuito de entrada. Esto ocurre a través de su pin de entrada de señal de habilitación o control externo. En efecto, la señal de control actúa como una señal lógica 0 o lógica 1, poniendo el Tri-state Buffer en un estado donde la salida funciona normalmente. También puede entrar en otro estado que desconecte o bloquee su salida.

Luego, la salida se apaga mientras está en el tercer estado, lo que hace que se abra el circuito. Como resultado, la salida no se establece demasiado alta o baja. En cambio, produce una alta impedancia, llamada HIGH-Z o HI-Z, que no responde a la señal de entrada. En efecto, la corriente del suministro permanece bloqueada.

También detallamos los tres tipos de búferes digitales de tres estados a continuación:

Búfer digital de tres estados alto activo

El pin de salida se conectará al pin de entrada después de aplicar una señal positiva alta al pin de habilitación. Esto activa el búfer de tres estados activo alto.

Aplicar una señal baja o negativa al pin de habilitación hace que la salida se desconecte de la entrada. Posteriormente, se establece en el estado HI-Z, lo que obliga a la salida a no responder a la entrada. Mientras tanto, la salida se configura en una condición de circuito abierto.

Búfer digital de tres estados bajo activo

En el búfer de tres estados activo bajo, la salida se conecta a la entrada. Además, esto ocurre después de aplicar una señal baja o negativa al pin de habilitación. Sin embargo, aplicar una señal alta o positiva al pin de habilitación proporciona un efecto diferente. Eso es porque hace que la salida se desconecte de la entrada. Luego, la salida entra en una condición de circuito abierto mientras permanece en un estado HI-Z.

Iinversión del búfer digital Tri-State

Durante el búfer de tres estados activo, la compuerta y el pin de habilitación funcionan como una compuerta NO lógica. La aplicación de una señal alta o positiva al pin de habilitación hace que se active. A partir de ahí, funcionará de manera similar a una puerta lógica normal. Esta condición hace que la salida se invierta con la entrada. Si el pin de habilitación recibe una señal baja o negativa, la salida se configurará en un circuito abierto o HI-Z.

¿Cuál es el propósito de una puerta de amortiguamiento?

(Imagen que muestra un símbolo de puerta de búfer)

Fuente:Wikimedia Commons

El papel de una puerta de búfer consiste en realizar la amplificación de la señal en un circuito. Logra esto al mejorar la capacidad actual de una señal débil, brindándole capacidades de conducción de carga. Generalmente, los circuitos de búfer contienen un triángulo sin una burbuja de inversor en la terminal de salida. También se pueden formar amortiguadores en la salida del colector abierto. Las señales analógicas, como los sensores, pueden conectarse a entradas digitales a través de su puerta.

¿Cuál es la diferencia entre búfer e inversor?

(Imagen que muestra un ejemplo de un inversor en un circuito)

Fuente:Wikimedia Commons

Un inversor realiza el proceso de inversión de la señal de entrada de un circuito con la salida. Por ejemplo, establece la salida en ALTA cuando la entrada se configura en BAJA. Y forzará la salida a BAJO cuando la entrada se establezca en ALTO. Mientras tanto, el búfer mejora ligeramente la fuerza de la señal.

Aplicaciones de Búfer Digital

Circuitos de control:útiles para metros, aeronaves y procesos de fabricación.

(Los buffers digitales son comunes en el metro)

Circuitos de medición de temperatura:los ejemplos de circuitos de medición de temperatura incluyen calderas y aviones que vuelan en un área fría.

(Las calderas contienen un buffer digital para medir las temperaturas)

Circuitos de galgas extensométricas:miden los defectos que se encuentran en las alas de los aviones, los puentes y la viga en I de un edificio.

(Un búfer digital puede ayudar a medir los defectos encontrados en las alas de los aviones).

Resumen

En general, un búfer de voltaje transfiere voltaje de una impedancia alta a otro circuito con una impedancia baja. Además, fortalecerá la señal del circuito a través de la amplificación. Uno de los propósitos principales consiste en aislar las fuentes de entrada y salida del circuito entre sí. En efecto, el voltaje disminuye o iguala la entrada. Lograr esto permite que fluya una corriente mínima mientras se protege el circuito principal. Además, los búferes digitales son cruciales para los registros porque brindan capacidades de control de transferencia de datos intermitentes.

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