3.3: La puerta “Buffer”

Si tuviéramos que conectar dos puertas inversoras juntas para que la salida de una se alimentara a la entrada de otra, las dos funciones de inversión se “cancelarían” entre sí para que no hubiera inversión de entrada a salida final:

Si bien esto puede parecer algo inútil de hacer, sí tiene aplicación práctica. Recuerde que los circuitos de puerta son amplificadores de señal, independientemente de la función lógica que puedan realizar. Una fuente de señal débil (una que no es capaz de abastecer o hundir mucha corriente a una carga) puede ser potenciada por medio de dos inversores como el par mostrado en la ilustración anterior. El nivel lógico no cambia, pero las capacidades completas de suministro de corriente o de hundimiento del inversor final están disponibles para impulsar una resistencia de carga si es necesario.

Para ello, se fabrica una puerta lógica especial llamada buffer para realizar la misma función que dos inversores. Su símbolo es simplemente un triángulo, sin inversión de “burbuja” en el terminal de salida:

El diagrama esquemático interno para un búfer típico de colector abierto no es muy diferente del de un inversor simple: solo se agrega una etapa más de transistor de emisor común para reinvertir la señal de salida.

Analicemos este circuito para dos condiciones: un nivel lógico de entrada de “1” y un nivel lógico de entrada de “0”. Primero, una entrada “alta” (1):

Como antes con el circuito inversor, la entrada “alta” no causa conducción a través del diodo de dirección izquierdo de Q ₁ (unión PN emisor a base). Toda la corriente de _R1 pasa por la base del transistor Q ₂, saturándola:

Tener Q ₂ saturado hace que Q ₃ se sature también, lo que resulta en muy poca caída de voltaje entre la base y el emisor del transistor de salida final Q ₄. Por lo tanto, Q ₄ estará en modo de corte, sin conducir corriente. El terminal de salida será flotante (ni conectado a tierra ni V _cc), y esto será equivalente a un estado “alto” en la entrada de la siguiente puerta TTL a la que ésta alimenta. Así, una entrada “alta” da una salida “alta”.

Con una señal de entrada “baja” (terminal de entrada conectado a tierra), el análisis se ve así:

Toda la corriente de R ₁ ahora se desvía a través del interruptor de entrada, eliminando así la corriente base a través de Q ₂. Esto fuerza al transistor Q ₂ a un corte para que tampoco pase corriente de base por Q ₃. Con Q ₃ de corte también, Q ₄ se saturará por la corriente a través de la resistencia R ₄, conectando así el terminal de salida a tierra, convirtiéndolo en un nivel lógico “bajo”. Así, una entrada “baja” da una salida “baja”.

El diagrama esquemático de un circuito de búfer con transistores de salida de polo tótem es un poco más complejo, pero los principios básicos, y ciertamente la tabla de verdad, son los mismos que para el circuito colector abierto:

Revisar

• Dos puertas inverter, o NOT, conectadas en “serie” para invertir, luego re-invertir, un bit binario realizan la función de un búfer. Las puertas de búfer simplemente sirven para el propósito de amplificación de señal: tomar una fuente de señal “débil” que no es capaz de abastecer o hundir mucha corriente, y aumentar la capacidad de corriente de la señal para poder impulsar una carga.
• Los circuitos de búfer están simbolizados por un símbolo de triángulo sin “burbuja” de inversor.
• Los búferes, como los inversores, se pueden hacer en forma de salida de colector abierto o de salida de polo tótem.