スリーステートバッファ

スリーステートバッファとは

スリーステートバッファはトライステートバッファとも呼ばれます。電子機器に使用されるデジタル論理回路の一種です。

三つの状態、アクティブハイ、アクティブロー、ハイインピーダンスの3つの状態を持ちます。ハイインピーダンス状態になると、バッファは事実上回路から切り離され、複数の出力を互いに干渉させることなく1本の線に接続できるようになる。

昔からの技術

歴史をさかのぼると1960年代から1970年代にかけて集積回路が開発されたときから使われている。通常の2値状態に加え、第3の状態である「ハイ・インピーダンス」を追加することで、競合を起こさずに1つの出力を共有バス（またはライン）に接続できるようにするために開発された技術だ。
従来の2進論理回路は「0」か「1」を表す2つの状態を持つ。3ステート・バッファは第3のステートを導入し、効果的に回路を出力から切り離すことで、干渉なしに複数の回路を同じ出力ラインに接続できる。

用途

主な用途の1つは、データバスである。データ・バスとは、コンピュータやその他のデジタル・システムの異なる部分間でデータを転送するために使用されるワイヤのシステムのことです。例えばコンピュータでは、データバスはCPUとメモリの間でデータを転送するために使用されるかもしれません。しかし、常に1つのデバイスだけがバス上にデータを駆動する必要があります。どのデバイスにデータを転送させるかを制御するためにスリーステートバッファが使用されます。

A、Bの2つのデバイスがあり、どちらもバス上でデータを送信する必要があるシステムの例を考えてみましょう。

各デバイスは、3ステートバッファを介してバスに接続されています。デバイスAはデータを送りたいとき、バッファを有効にしてバスに接続し、終了したらバッファを無効にします。同様に、デバイスBはデータを送信したいとき、バッファを有効にし、終了したら無効にします。

適切なタイミングでバッファを有効・無効にすることで、デバイスAとBは互いに干渉することなくバスを共有することができます。

これと同じ原理は、複数のデバイスが1本のラインを共有する必要がある他の多くの場面でも適用できます。例えばマイクロコントローラでは、スリーステートバッファを使用して1本のデータラインで複数の周辺機器がCPUと通信できるようにすることができます。