Buffer Digital – Um guia completo

Às vezes, um circuito pode precisar isolar as portas lógicas de um circuito sem depender de um inversor. É aí que um buffer digital oferece vantagens. Não apenas oferece recursos de isolamento, mas também aumenta a força do sinal do circuito. Esta é uma abordagem eficaz, pois garante o desempenho ideal do circuito. Geralmente, estes também transferem tensão de um circuito para outro. Compreender um buffer digital é o objetivo, e sua funcionalidade pode parecer esmagadora. Na WellPCB, orientaremos na direção certa para os buffers digitais. Então vamos começar!

O que são buffers digitais?

(Símbolo de buffer digital)

Fonte:Wikimedia Commons

Um buffer digital, também chamado de buffer de tensão, serve como um elemento de circuito eletrônico. Geralmente, isola as fontes de entrada e saída umas das outras. Durante o processo de isolamento, um buffer de tensão aplica a tensão correspondente à sua tensão de entrada. Também poderia subtrair a tensão do circuito. Como resultado, uma corrente mínima flui através dele sem interferir no circuito principal, mantendo-o protegido contra danos. Normalmente, estes requerem um nível de baixa tensão, ideal em 0V ou 5V.

(Imagem mostrando um relé)

Além disso, isso ajuda a evitar que a fonte de sinal mude por meio de cargas, como lâmpadas, relés e solenóides. Os buffers digitais também fornecem recursos de controle de transmissão de dados para aplicações comuns como registradores, flip-flops e drivers de barramento, tornando-os extremamente importantes. Estes consistem em terminais de saída que fornecem um sinal alto ou baixo, dependendo de seu valor de entrada.

Por que devemos usar um buffer digital?

(Um buffer digital transfere tensão de um circuito para o próximo.)


Os buffers digitais transmitem tensão de uma alta impedância de saída para o segundo circuito com uma baixa impedância de entrada. Isso evitará que a alta impedância interrompa o circuito principal. Além disso, aumenta a capacidade de corrente, fazendo com que os transistores de comutação funcionem com mais eficiência.

Tipos de buffers digitais

Atualmente, existem dois buffers digitais principais:um único buffer de tensão de entrada e um buffer digital tri-state.

Buffer de tensão de entrada única

Os buffers de tensão de entrada única não realizam inversão ou modificação do sinal de entrada. Existem dois tipos, buffer inversor e buffer não inversor.

Inversão de buffer

Um buffer inversor é configurado para um estado oposto à fonte de entrada. Por exemplo, ele definirá a entrada como alta se a saída for definida como baixa. Aplicações comuns para um inversor incluem máquinas de estado, decodificadores e vários outros dispositivos digitais.

Buffer não inversor

Como o nome sugere, um buffer não inversor não executa uma inversão. Neste caso, sua entrada atrairá tensão ALTA ou BAIXA e emitirá seu valor. A entrada determina se o terminal de saída entrega um valor ALTO ou BAIXO. Nesta condição, a saída é configurada para tão alto quanto a entrada é configurada.

Buffer digital de três estados

O Tri-state Buffer, que serve como um interruptor de controle de entrada, corta eletronicamente a saída do circuito de entrada. Isso ocorre através de seu pino de entrada de sinal de habilitação ou controle externo. Com efeito, o sinal de controle atua como um sinal lógico 0 ou lógico 1, colocando o Tri-state Buffer em um estado em que a saída funciona normalmente. Ele também pode entrar em outro estado que desconecta ou bloqueia sua saída.

Então, a saída desliga enquanto no terceiro estado, fazendo com que o circuito abra. Como resultado, a saída não é definida muito alta ou baixa. Em vez disso, produz uma alta impedância, chamada HIGH-Z ou HI-Z, que não responde ao sinal de entrada. Com efeito, a corrente da fonte permanece bloqueada.

Também detalhamos os três tipos de buffers digitais tri-state abaixo:

Buffer digital de três estados ativo alto

O pino de saída se conectará ao pino de entrada após aplicar um sinal positivo alto ao pino de habilitação. Isso aciona o buffer de três estados ativo alto.

A aplicação de um sinal baixo ou negativo ao pino de habilitação faz com que a saída se desconecte da entrada. Depois, ele define para o estado HI-Z, forçando a saída a permanecer sem resposta à entrada. Enquanto isso, a saída é configurada para uma condição de circuito aberto.

Buffer Digital Tri-State Baixo Ativo

No buffer de três estados ativo baixo, a saída se conecta à entrada. Além disso, isso ocorre após a aplicação de um sinal baixo ou negativo ao pino de habilitação. No entanto, aplicar um sinal alto ou positivo ao pino de habilitação fornece um efeito diferente. Isso porque faz com que a saída se desconecte da entrada. Então, a saída entra em uma condição de circuito aberto enquanto permanece no estado HI-Z.

Estouinvertendo o buffer digital de três estados

Durante o buffer tri-state ativo, a porta e o pino de habilitação funcionam como uma porta lógica NOT. A aplicação de um sinal alto ou positivo ao pino de habilitação faz com que ele seja ativado. A partir daí, funcionará de forma semelhante a uma porta lógica normal. Essa condição faz com que a saída seja inversa à entrada. Se o pino de habilitação receber um sinal baixo ou negativo, a saída será configurada para um circuito aberto ou HI-Z.

Qual ​​é a finalidade de um Buffer Gate?

(Imagem mostrando um símbolo de porta de buffer)

Fonte:Wikimedia Commons

O papel de um buffer gate envolve a realização de amplificação de sinal em um circuito. Ele consegue isso melhorando a capacidade de corrente de um sinal fraco, fornecendo recursos de condução de carga. Geralmente, os circuitos de buffer contêm um triângulo sem uma bolha de inversor no terminal de saída. Os buffers também podem se formar na saída do coletor aberto. Sinais analógicos, como sensores, podem se conectar a entradas digitais por meio de sua porta.

Qual ​​é a diferença entre buffer e inversor

(Imagem mostrando um exemplo de um inversor em um circuito)

Fonte:Wikimedia Commons

Um inversor realiza o processo de inversão do sinal de entrada de um circuito com a saída. Por exemplo, ele configura a saída para HIGH quando a entrada é configurada para LOW. E, forçará a saída para LOW quando a entrada for HIGH. Enquanto isso, o buffer melhora ligeiramente a força do sinal.

Aplicativos do buffer digital

Circuitos de controle:Útil para metrôs, aeronaves e processos de fabricação.

(Buffers digitais são comuns em metrôs)

Circuitos de medição de temperatura:Exemplos de circuitos de medição de temperatura incluem caldeiras e aviões voando em uma área fria.

(As caldeiras contêm um buffer digital para medir as temperaturas)

Circuitos de medidores de tensão:medem defeitos encontrados em asas de aeronaves, pontes e vigas em I de um edifício.

(Um buffer digital pode ajudar a medir os defeitos encontrados nas asas do avião.)

Resumo

Em geral, um buffer de tensão transfere tensão de uma alta impedância para outro circuito com baixa impedância. Além disso, fortalecerá o sinal do circuito via amplificação. Um dos principais objetivos envolve isolar as fontes de entrada e saída do circuito umas das outras. Com efeito, a tensão diminui ou corresponde à entrada. Conseguir isso permite que uma corrente mínima flua enquanto protege o circuito principal. Além disso, os buffers digitais são cruciais para os registradores porque fornecem recursos de controle de transferência de dados on-off.

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