バッファ回路って何のためにあるの？

基本情報処理技術者試験の勉強で論理回路について勉強していた際、論理回路内にでてくるバッファ回路の必要性について気になったので、少し調べてみました。知ってる人からしたらツマラン内容かもしれませんが、自分の備忘録としてqiitaに残そうと思い、投稿しました。

バッファ回路って？

論理回路をやっているとたまに出てくる、三角形の形をしたあいつです。下記画像で言えば下から３つ目にあるヤツです。（一番下のスリーステートバッファについては本文最後の参考URLに詳説があります）

バッファ回路の必要性

AND回路やOR回路などの論理ゲートは、2入力を1出力にする役割を持っており、いわば論理回路の主要メンバーなのは理解できます。しかし、バッファ回路は1入力しか受け付けることができず、また、否定器がなければ出力の値が変化するわけでもありません。入力値がそのまま素通りしていくだけです。なぜこのような無意味なものが存在するのでしょうか。

ここで、論理回路を電気回路として見ていきます。

周知かと思いますが、論理回路は0と1でそれぞれ偽と真を表しています。論理回路は実際には電子回路または電気回路なので、回路内には電流が通っています。そしてそこにはしきい電圧という概念が存在し、入力電圧がしきい電圧より高ければ1（真）、低ければ0（偽）といったルールがあります。

回路には電気抵抗があるため、回路長が長くなるにつれて流れる電流の電圧は徐々に下がっていきます。入力時には1（真）だったものが電気抵抗により徐々に電圧が下がっていき、しきい電圧よりも低くなってしまい、0（偽）と判断されてしまうことも起こり得ます。

ここで登場するのがバッファ回路です。バッファ回路は　入力電圧を補正する役割を持ちます。つまり、電気抵抗により低下した入力電圧を補正してくれます。これにより、電気抵抗による電圧低下を防止することができるのです。

バッファ回路は大事

こうした電気回路の事情から、バッファ回路は非常に大切な役割を果たしています。論理回路を眺めているだけではこうした事情は中々気づくことができませんね。

さいごに

実はこれはブログに書いた内容の再録です。この他にも色々備忘録として殴り書きしてます。
https://programmers-outputs.hatenablog.com/entry/2018/07/16/122416

参考URL

http://tech.nikkeibp.co.jp/it/members/ITPro/ITBASIC/20021011/1/
http://ednjapan.com/edn/articles/1202/01/news138.html
※スリーステートバッファについてもここに詳しく載っています。気になる方はどうぞ。