Warum gibt es überhaupt Active Low?

In meiner Karriere bin ich oft auf Signale gestoßen, die niedrig sind (Reset ist am häufigsten). Ich habe sogar Schnittstellen gesehen, bei denen alle Steuersignale aktiv niedrig sind.

Für mich ist das sehr unintuitiv und verwirrend. Warum besteht überhaupt die Notwendigkeit, aktiv Low zu nutzen? Ist es nur historisch oder gibt es tatsächliche Bedenken hinsichtlich der Anzahl der Tore / der Leistung, die dies erklären?

In historischen digitalen Entwürfen würden aktive niedrige Signale immer dann verwendet, wenn ihre Verwendung eine Verringerung der Anzahl von Gattern in einem Entwurf und somit eine Verringerung der Kosten der Schaltung ermöglichen würde. Ich kann mir vorstellen, dass dies in IC-Designs noch häufiger vorkam als in diskreter Logik, da die gesamte Logik im Wesentlichen aus invertierenden (NAND-) Gattern bestand, aber ich persönlich bin in diesem Bereich nicht erfahren.

Diese Optimierungsstufe wird heutzutage selten benötigt oder zumindest automatisch von Synthesewerkzeugen durchgeführt, damit sie für den Designer transparent sind. Wie Sie bemerkt haben, gibt es nur wenige Fälle, in denen Active-Low-Signale immer noch sehr häufig auftreten.

Ein Vorteil eines aktiven Low-Signals für Funktionen wie Reset und Interrupts ist, dass es sehr einfach ist, eine "verdrahtete ODER" -Logik für ein aktives Low-Signal zu erstellen, indem einfach Open-Collector- Ausgänge verwendet werden.

Das heißt, wenn es mehrere verschiedene Schaltkreise gibt, die einen Reset oder eine Unterbrechung verursachen müssen, kann jeder von ihnen einfach einen Open-Collector-Ausgang haben, der mit der Leitung ~ RESET oder ~ INT verbunden ist. Dann kann jeder von ihnen die Leitung nach unten ziehen und die entsprechende Reaktion hervorrufen, ohne dass eine zusätzliche Logik zum Kombinieren der Signale erforderlich ist.

In Logikfamilien wie TTL wird ein offener Anschluss als High interpretiert, da es von der Stromsenkenlogik abhängt, einen logischen Null-Eingang zu erkennen.

Das Entwerfen eines aktiven Low-Pins stellt sicher, dass er genau dann funktionsfähig ist, wenn ein absichtlicher Logikzustand angewendet wird, d. H. um mehrdeutige schwebende Eingangsbedingungen zu vermeiden.

Zusätzlich wurde in dieser Frage der Sonderfall RESET beantwortet .

Der Hauptvorteil von Active Low ist die Sicherheit .

Es wird in der C & I-Welt häufig in Situationen eingesetzt, in denen ein Signalverlust verheerend wäre . Ein Beispiel wäre, dass der Wasserstand eines Kessels niedrig ist, ein anderes wäre ein Notstopp, ein anderes wäre ein niedriger Brennstoffdruck. Wenn eines dieser Ereignisse eintritt, muss die Maschine gestoppt werden.

Wenn das System aktiv hoch verwendet und das Instrument defekt ist oder ein Signalkabel beschädigt ist, würde der Controller niemals wissen, dass ein Problem vorliegt. Wenn das System aktiv niedrig verwendet und das Instrument defekt ist oder ein Signalkabel beschädigt wurde, reagiert das System auf die gleiche Weise wie auf das aktivierte Instrument.

Active Low-Signale sind in einigen Logikfamilien, insbesondere der alten TTL, toleranter gegenüber Rauschen.

Ein High-TTL-Signal muss mindestens 2,8 V Ausgangsspannung haben und kann nur 2,0 V Eingangsspannung haben. Dadurch bleiben 0,8 V Spielraum für Spannungsabfall und Rauschen. Für zusätzlichen Spielraum kann ein Pullup-Widerstand zur 5-V-Versorgung hinzugefügt werden.

Ein niedriges TTL-Signal darf nicht mehr als 0,4 V out und nicht mehr als 0,8 V in betragen. Dadurch bleiben nur 0,4 V Spielraum für Spannungsabfall und Rauschen.

Sie können jede Ebene verwenden, um einen der beiden Logikzustände darzustellen. Es ist jedoch sinnvoll, den rauschtolerantesten Pegel für den Zustand zu wählen, in dem das Signal die meiste Zeit verbringen wird.

Viele Signale verbringen fast ihre gesamte Zeit inaktiv. Daher ist es ratsam, den geräuschanfälligen niedrigen Pegel zu verwenden, um den selten auftretenden aktiven Zustand darzustellen, und den geräuschimmuneren hohen Pegel, um den häufig auftretenden inaktiven Zustand darzustellen.

Logiksignale haben zwei Zustände. Welches Sie ein- oder ausschalten oder für die Kommunikation ein- oder ausschalten, liegt ganz bei Ihnen. Es gibt nichts Richtigeres, wenn man hoch ist oder wahr ist als niedrig.

Die Tatsache, dass es für Sie nicht intuitiv ist, spielt beim Entwurf eines Systems keine Rolle. Sie denken vielleicht, dass High True bedeuten sollte, aber für andere ist es möglicherweise ganz andersherum. Gute Ingenieure versuchen, das zu tun, was Sinn macht, und nicht an religiösen Punkten hängen zu bleiben. Manchmal spielt es keine Rolle, dann können Sie auswählen, was Sie bevorzugen. Manchmal ist es wichtig.

Da es beispielsweise praktisch ist, dass Schaltkreise, die kommunizieren müssen, ein gemeinsames Netz haben, das wir normalerweise als Masse bezeichnen, und die meisten Logikschaltungen eine positive Versorgung erfordern (denken Sie darüber nach, es hätte genauso gut umgekehrt sein können). , Logiksignale liegen im Allgemeinen entweder auf Masse oder auf dem positiven Versorgungspegel. Angenommen, Sie müssen einen digitalen Eingang über einen normalerweise offenen Druckknopf ansteuern. Insbesondere wenn der Druckknopf nicht direkt am Stromkreis montiert ist, ist es zweckmäßig, eine Seite des Druckknopfs mit Masse zu verbinden. Das heißt, die andere Seite wird beim Drücken der Taste auf Masse gefahren. Das erzeugt von Natur aus eine negative Logik, was bedeutet, dass ein Tief gedrückt und ein Hoch (mit einem passiven Pullup) freigegeben bedeutet. Es wäre dumm, nur aus religiösen Gründen einen Wechselrichter hinzuzufügen, wenn diese Leitung dann in einen Mikrocontroller ging. Die Firmware im Mikro kann mit jeder Polarität umgehen, die gedrückt repräsentiert, so dass der Wechselrichter, abgesehen von der Sättigung eines Aberglaubens, nur eine Verschwendung von Platz, Leistung und Kosten wäre.