私が理解しているように、バッファゲートはNOTゲートの反対であり、入力を変更しません。
しかし、回路で使用されているバッファゲートICを目にしたり、経験の浅い人には見たりします。何もしていないようです。たとえば、最近、エミッタフォロワの出力で使用される非反転バッファゲートを確認しました。おおよそ次のようなものです。
では、回路でバッファICを使用する必要があるのはいつですか？前述の回路図のゲートの目的は何でしょうか？
コメント
- 場合によっては'異なるロジックファミリ間のロジックレベルトランスレータ。
- @Colin__sなに？いいえ、通知を受け取ったところ、タイトルに文法上の誤りがあることに気づきました。答えを受け取りました。申し訳ありません。
- その場合は、お詫び申し上げます。'短かったです。
回答
バッファが使用されています必要なときはいつでも…まあ…バッファ。単語の文字通りの意味のように。これらは、出力からの入力をバッファリングする必要があるときに使用されます。バッファを使用する方法は無数にあります。論理的にパススルーであるデジタル論理ゲートバッファがあり、パススルーとして機能するがアナログ電圧用のアナログバッファがあります。後者は質問の範囲外ですが、「興味がある場合は、「電圧フォロワ」を調べてください。
では、いつ、なぜ使用するのでしょうか。少なくとも、最も単純で安価なバッファの場合はとりわけ、銅線/トレースはすぐに利用できますか？
いくつかの理由があります：
1。論理的分離。ほとんどのバッファには〜OEピンなどの出力イネーブルピンがあります。これにより、任意のロジックラインをトライステートラインに変えることができます。これは、次のことができるようにする場合に特に便利です。 2つのバス（必要に応じて双方向のバッファを使用）、またはデバイスのみを接続または分離します。これらの間のバッファであるバッファを使用すると、それを実行できます。
2。レベル変換。多くのバッファでは、出力側に入力側とは異なる電圧から電力を供給できます。これには、電圧レベルの変換に明らかに使用されます。
3。デジタル化/繰り返し/クリーンアップ。一部のバッファにはヒステリシスがあるため、デジタル化を真剣に試みている信号を受信できますが、立ち上がり時間があまり良くないか、しきい値などで正しく機能していません。クリーンアップして、きれいでシャープなエッジのデジタル信号に変換します。
4。物理的な分離必要以上にデジタル信号を送信する必要があり、ノイズが多く、バッファは優れたリピーターになります。受信側のGPIOピンの代わりに、PCBトレースのフットが接続され、アンテナ、インダクター、コンデンサーとして機能し、その貧弱なピンの隙間のある口に直接、必要なノイズやひどいものを吐き出します。バッファを使用します。これで、GPIOピンはそれとバッファの間のトレースのみを認識し、電流ループが分離されます。50Ωの抵抗（またはその他）を使用する場合と同様に、信号を適切に終端することもできます。送信側にもバッファがあり、弱々しい小さなµCピンをロードできない方法でロードできます。
5。負荷を駆動します。デジタル入力ソースは高インピーダンスであり、制御したいデバイスと実際にインターフェースするには高すぎます。一般的な例はLEDです。したがって、バッファを使用します。駆動できるものを選択し、たとえば、20mAを簡単に使用でき、ロジック信号を直接使用するのではなく、バッファを使用してLEDを駆動します。
例：ステータス表示が必要な場合I2CバスのようなもののLEDで、しかしI2Cラインに直接LEDを追加すると、シグナリングの問題が発生します。したがって、バッファを使用します。
6。 を生け贄に捧げます。多くの場合、バッファにはESD保護などのさまざまな保護機能がありますが、そうでない場合もあります。しかし、いずれにせよ、それらは何かと別のものの間のバッファーとして機能します。何かを損傷する可能性のあるある種の一時的な状態を経験する可能性のあるものがある場合は、そのものと一時的なソースの間にバッファを置きます。
言い換えると、チップは半導体とほぼ同じくらい爆発するのが大好きです。 。そして、ほとんどの場合、何かがうまくいかないとき、チップは爆発します。バッファがないと、チップを左右にポップするトランジェントが回路の奥深くに到達し、一度に多数のチップを破壊することがよくあります。バッファはそれを防ぐことができます。私は犠牲バッファーの大ファンです。何かが爆発する場合は、1000ドルのFPGAではなく50セントのバッファにすることをお勧めします。
これらは、頭から離れて考えることができる最も一般的な理由のいくつかです。 「他の状況もあると思いますが、多分あなたは」より多くの用途でより多くの答えを得るでしょう。バッファは一見無意味に見えても、非常に便利であることに誰もが同意すると思います。
コメント
- そして、その50セントのバッファーをDIPに入れてソケットに入れることができるので、魔法の煙の神々に犠牲になったときに'は、ポップアウトして新しいものを叩くだけです;）
- バッファを使用して、遅延を導入することで2つの信号を同期することもできます。
- 回答には、OP 'の場合を含める必要があります。したがって、次のステージ'の入力インピーダンスは R1と並行して、Q1の動作を変更します。
- +1：優れた回答と多くの参考資料情報を一か所に！ちょっとした注意："バッファにはヒステリシスがあります"は" <のようなものに置き換える必要がありますi>一部のバッファにはヒステリシスがあります"。 'を使用しないものは、アナログ信号をブーストするために使用することもできます。
- @LorenzoDonati Nitpickingは、編集と同様にいつでも歓迎します。私は良い答えを出すために最善を尽くしますが、完璧な人は誰もいないので、他の人が時間をかけてエラーや問題を修正するときはとても感謝しています。そして、あなたは'絶対に正しいです、特定のバッファだけがヒステリシスを持っています。 'それに応じて回答を更新します、ありがとう！ 🙂
回答
単純なバッファゲートにはいくつかの用途があります：
- 昔は、複数の後続の入力に供給されると、ロジック出力のファンアウトが制限されていました。正しく覚えていれば、TTLLSでは5前後でした。したがって、出力を使用して5つを超える入力を供給した場合、ロジックレベルは保証されなくなりました。この問題を解決するためにバッファを使用できます。各バッファは、さらに5つの入力を供給することができます（少しの遅延が伴います）。現在、CMOSでは、それはもはや実際には関係がなく、ファンアウトは桁違いに大きく、問題になることはありません。
- 弱い信号を「増幅」するために使用できます。信号のインピーダンスが非常に高く、入力インピーダンスが低い回路の入力として使用する場合、ロジックレベルは仕様の範囲内にありません。これは、特定の例での使用法である可能性があります。
- 小さな遅延線として使用できます。
- 通常、バッファにはシュミットトリガー入力があります（ただし、通常は小さな「ヒステリシス」記号を描画します。バッファの三角形に⎎、それはあなたの場合ではないようです）。したがって、ロジックレベルがハイとローの中間にある場合でも、出力は予測どおりに定義されます（現在のレベルに留まります）。これは、アナログ信号（センサーからの信号など）をデジタル入力に接続するときに多くの用途があります。
それ以外は、あまり使用されていません。そのため、実際には簡単に見つけることができません。
コメント
- 増幅は的を射ています。確かに、それが両方の機能です。最初の2つの箇条書き。デジタルバッファがアンプの空の三角形の記号を使用しているのは偶然ではありません。これらは電圧制限電流アンプとして機能します（非常に非線形ゲイン）。これは同じ機能です。アナログ電圧バッファ（電圧フォロワとして構成されたアンプのような）違いは、デジタルバッファは通常2つの出力電圧レベルしかサポートしないため、非線形の電圧ゲインもあることです。
- 従来の実際の" buffer "は、実際にはユニティゲイン構成のアンプです。ゲートは通常、小さな負荷、または統合されたシュミットトリガーからのロジックエッジ拡張に使用されます。 、標準ロジックは数mAの負荷に簡単に対応できるため。
- ファンアウトは重要な用途です。言及していただきありがとうございます。
回答
バッファは、機能以外の要件、多くの場合速度（または速度に影響する入力/出力インピーダンス）を満たすために必要な場合に使用されます。抽象化された回路では、この必要性を理解するのに十分な詳細が表示されないことがよくあります。回路では、R1が高すぎて、出力に接続されているものをすばやく信頼性の高い方法でローに駆動できない場合があります。
バッファに出力保護（電流制限、ESD保護）が含まれている可能性があります。