每当您需要时使用缓冲区……嗯……缓冲区。就像这个词的字面意思一样。当您需要缓冲输出中的输入时使用它们。有无数种使用缓冲区的方法。有数字逻辑门缓冲器，它们在逻辑上是直通的，还有模拟缓冲器，它们充当直通但用于模拟电压。后者有点超出您的问题范围，但如果您好奇，请查找“电压跟随器”。

那么什么时候或为什么你会使用一个呢？至少当最简单和最便宜的缓冲器时，铜线/走线是现成的？

这里有几个原因：

1. 逻辑隔离。大多数缓冲器都有一个~OE 引脚或类似的输出使能引脚。这允许您将任何逻辑线变成三态线。如果您希望能够连接或隔离两条总线（如果需要，可以双向使用缓冲区），或者可能只是一个设备，这将特别有用。缓冲区，作为这些事物之间的缓冲区，可以让你做到这一点。

2.水平翻译。许多缓冲器让输出侧由与输入侧不同的电压供电。这对于转换电压电平有明显的用途。

3. 数字化/重复/清理。一些缓冲器具有滞后性，因此它们可以接收一个非常努力成为数字的信号，但只是没有很好的上升时间，或者没有很好地使用阈值或其他什么，然后清理它并将其转换为一个漂亮、清晰、边缘清晰的数字信号。

4. 物理隔离你必须将数字信号发送到比你喜欢的更远的地方，事情很嘈杂，而缓冲区是一个很好的中继器。而不是接收端的 GPIO 引脚连接有一根 pcb 迹线，充当天线、电感器和电容器，并从字面上将任何它想要的噪音和可怕的东西直接吐到那个可怜的引脚张开的嘴里，你使用缓冲。现在 GPIO 引脚只看到它和缓冲区之间的迹线，并且电流回路是隔离的。哎呀，您现在甚至可以正确地终止信号，例如使用 50Ω 电阻器（或其他），因为您在发送端也有一个缓冲器，并且可以以您永远无法加载一个弱小的 µC 引脚的方式加载它们。

5. 驱动负载。您的数字输入源是高阻抗的，高到无法与您要控制的设备实际连接。一个常见的例子可能是 LED。所以你使用缓冲区。您选择一个可以轻松驱动 20mA 的电流，然后用缓冲器驱动 LED，而不是直接驱动逻辑信号。

示例：您希望在 I2C 总线之类的设备上使用状态指示 LED，但将 LED 直接添加到 I2C 线路会导致信号问题。所以你使用缓冲区。

6.牺牲。缓冲器通常具有各种保护功能，例如 ESD 保护等。但通常它们没有。但无论哪种方式，它们都充当某物与另一物之间的缓冲。如果您的某些东西可能会遇到某种可能损坏某些东西的瞬态条件，那么您可以在那个东西和瞬态源之间放置一个缓冲区。

换句话说，芯片对爆炸的热爱几乎与对半导体的热爱一样多。大多数时候，当出现问题时，芯片就会爆炸。如果没有缓冲器，通常左右弹出芯片的任何瞬态都会深入您的电路并立即破坏一堆芯片。缓冲区可以防止这种情况。我是牺牲缓冲区的忠实粉丝。如果有什么东西要爆炸，我宁愿它是一个 50 美分的缓冲区，而不是一个 1000 美元的 FPGA。

这些是我能想到的一些最常见的原因。我敢肯定还有其他情况，也许你会得到更多的答案更多的用途。我想每个人都会同意缓冲区非常有用，即使乍一看，它们似乎毫无意义。

简单的缓冲门有一些应用：

• 在过去，当馈送到多个后续输入时，逻辑输出的扇出有限。如果我没记错的话，TTL LS 大约是 5。因此，如果您使用一个输出来馈送超过 5 个输入，则不再保证逻辑电平。您可以使用缓冲区来解决此问题。每个缓冲区可以提供另外 5 个输入（涉及一点延迟）。现在，有了 CMOS，它就不再重要了，扇出要大几个数量级，而且从来都不是问题。
• 它可以用来“放大”微弱的信号。如果信号具有非常高的阻抗，并且您想将其用作具有低输入阻抗的电路的输入，则逻辑电平将不在规格范围内。也许这是您具体示例中的用法。
• 它可以用作小延迟线。
• 通常，缓冲区有一个施密特触发器输入（但我们通常会在缓冲区三角形中画一个小的“滞后”符号：⎎，看来这不是你的情况）。因此，如果逻辑电平介于高电平和低电平之间，输出仍然是可预测的（它保持在原来的电平）。这在将模拟信号（例如来自传感器）连接到数字输入时有很多用途。

除此之外，它的用途并不多。这就是为什么我们不容易找到这些，实际上。

当需要满足非功能要求时使用缓冲器，通常是速度（或影响速度的输入/输出阻抗）。抽象电路通常不会显示足够的细节来理解这种需求。在您的电路中，R1 可能太高而无法以快速可靠的方式将连接到输出的任何东西驱动到低电平。

另一个原因可能是缓冲器包含输出保护（限流、ESD 保护）。