Mengapa aktif rendah bahkan ada?


14

Dalam karir saya, saya sering menemui sinyal yang aktif rendah (Reset menjadi yang paling umum). Saya bahkan pernah melihat antarmuka di mana semua sinyal kontrol aktif rendah.

Bagi saya, ini sangat tidak intuitif dan membingungkan. Mengapa ada kebutuhan untuk menggunakan secara aktif rendah? Apakah ini hanya bersejarah atau apakah ada masalah gerbang / kekuasaan yang menjelaskannya?




Perhatikan bahwa reset-beging-active-low dalam beberapa hal lebih berkaitan dengan dokumentasi daripada dengan sirkuit: jika itu disebut input RUN atau sesuatu yang serupa itu akan aktif tinggi ...
Wouter van Ooijen

Jawaban:


10

Dalam desain digital historis, sinyal rendah aktif akan digunakan kapan pun penggunaannya memungkinkan pengurangan jumlah gerbang dalam suatu desain, dan dengan demikian mengurangi biaya rangkaian. Saya bisa membayangkan itu bahkan lebih umum dalam desain IC daripada dalam logika diskrit, karena semua logika pada dasarnya dibangun dari gerbang pembalik (NAND), tapi saya tidak berpengalaman secara pribadi di bidang itu.

Level optimisasi seperti itu jarang dibutuhkan saat ini, atau setidaknya dilakukan secara otomatis oleh alat sintesis sehingga transparan bagi perancang. Seperti yang Anda perhatikan, hanya ada beberapa kasus di mana sinyal rendah aktif masih sangat umum terlihat.

Salah satu keuntungan dari sinyal rendah aktif untuk fungsi seperti reset dan interupsi, adalah sangat mudah untuk membuat logika "kabel OR" untuk sinyal rendah aktif hanya dengan menggunakan kolektor terbuka keluaran .

Yaitu, jika ada beberapa sirkuit berbeda yang perlu dapat menyebabkan reset atau interupsi, masing-masing dari mereka hanya dapat memiliki keluaran kolektor terbuka yang diikat ke kabel ~ RESET atau ~ INT. Kemudian, salah satu dari mereka dapat menarik garis rendah dan menyebabkan respons yang sesuai tanpa perlu logika tambahan untuk menggabungkan sinyal.


3

Dalam keluarga logika seperti TTL terminal terbuka diartikan sebagai Tinggi, karena itu tergantung pada logika tenggelam saat ini untuk mendeteksi input nol logika.

Merancang pin active low memastikan bahwa itu berfungsi jika dan hanya jika keadaan logika yang disengaja diterapkan, yaitu. untuk menghindari kondisi input mengambang ambigu.

Selain itu kasus khusus RESET telah dijawab dalam pertanyaan ini .


1
Ini menyesatkan. Ya, input TTL memang mengapung tinggi, tetapi tidak sampai Anda bisa mengandalkannya di hadapan kebisingan. Itu selalu praktik yang buruk untuk membiarkan input TTL mengambang. Juga, ini sudah lama sekali. Saat ini logika tidak melayang satu arah atau yang lain dan harus didorong. CMOS, yang kebanyakan logika saat ini, memiliki impedansi imput sangat tinggi dan simetris.
Olin Lathrop

1
Setuju @OlinLathrop
D34dman

2

Keuntungan utama dari low aktif adalah keselamatan .

Ini digunakan secara luas di dunia K&I dalam situasi di mana sinyal yang hilang akan sangat menghancurkan . Salah satu contoh adalah tingkat air boiler menjadi rendah, yang lain akan berhenti darurat, yang lain adalah tekanan bahan bakar rendah. Jika salah satu dari peristiwa ini terjadi, mesin harus dihentikan.

Jika sistem yang digunakan aktif tinggi, dan instrumen pecah atau kabel sinyal rusak, pengontrol tidak akan pernah tahu ada masalah. Jika sistem menggunakan low aktif, dan instrumen pecah atau kabel sinyal rusak, sistem akan merespons dengan cara yang sama seperti ketika instrumen diaktifkan.


1
baik, Anda bisa membantah semua ini aktif-tinggi untuk sinyal "semua baik-baik saja" ... daripada aktif-rendah untuk "Aku mati"
nmz787

1

Sinyal rendah aktif lebih toleran terhadap kebisingan di beberapa keluarga logika, terutama TTL lama.

Sinyal TTL tinggi harus paling tidak 2.8V keluar dan bisa serendah 2.0V masuk. Itu meninggalkan margin 0.8V untuk drop tegangan dan kebisingan. Dan resistor pullup ke pasokan 5V dapat ditambahkan untuk margin tambahan.

Sinyal TTL rendah harus tidak lebih dari 0.4V keluar dan dapat setinggi 0,8V. Yang tersisa hanya 0,4V margin untuk penurunan tegangan dan kebisingan.

Anda bisa menggunakan level mana pun untuk mewakili kondisi logika mana pun. Tetapi masuk akal untuk memilih level yang paling toleran terhadap noise untuk menyatakan bahwa sinyal akan menghabiskan waktu paling banyak.

Banyak sinyal menghabiskan hampir seluruh waktunya tidak aktif. Oleh karena itu, bijaksana untuk menggunakan tingkat rendah yang rentan terhadap kebisingan untuk mewakili keadaan aktif yang jarang terjadi, dan tingkat tinggi yang lebih tahan terhadap kebisingan untuk mewakili keadaan tidak aktif yang sering terjadi.


1
Keadaan rendah untuk sinyal TTL biasanya mengkonsumsi lebih banyak daya karena Anda harus menenggelamkan arus untuk menariknya ke nol. Hampir tidak memerlukan daya untuk mengarahkannya ke kondisi tinggi seperti yang ditunjukkan oleh fakta bahwa float biasanya terlihat seperti 1 di TTL. Juga, TTL biasanya jauh lebih cepat ke 0 daripada ke 1 karena mereka tenggelam lebih banyak arus daripada sumbernya. Dengan demikian, jika Anda menetapkan negara yang lebih umum (tidak aktif) ke 1 dan negara yang kurang umum (dinyatakan) ke 0, Anda cenderung mengurangi konsumsi daya dan mendapatkan propagasi yang lebih cepat ketika Anda menegaskannya.
Nicole Hamilton

1
Ini adalah alasan lain untuk aktif-rendah hingga "bahkan ada". Tetapi sepertinya itu tidak mendukung atau bertentangan dengan jawaban saya, jadi saya heran mengapa Anda mempostingnya sebagai komentar untuk jawaban saya alih-alih sebagai jawaban independen.
Ken Jackson

0

Sinyal logika memiliki dua status. Yang Anda anggap hidup atau mati, atau yang Anda gunakan untuk berkomunikasi atau tidak, sepenuhnya terserah Anda. Tidak ada yang lebih benar tentang menjadi tinggi atau benar selain rendah.

Fakta bahwa itu tidak intuitif bagi Anda tidak relevan ketika merancang suatu sistem. Anda mungkin berpikir tinggi harus benar, tetapi mungkin sebaliknya bagi orang lain. Insinyur yang baik mencoba melakukan apa yang masuk akal, tidak terpaku pada masalah agama. Kadang-kadang itu tidak masalah, maka Anda bisa memilih apa pun preferensi Anda. Terkadang itu penting.

Misalnya, karena nyaman untuk memiliki sirkuit yang harus berkomunikasi berbagi satu jaringan bersama yang biasa kita sebut landasan, dan sebagian besar sirkuit logika telah berevolusi untuk membutuhkan pasokan positif (pikirkanlah, bisa juga sebaliknya) , sinyal logika umumnya akan berada di permukaan atau tingkat pasokan positif. Katakanlah Anda perlu mengarahkan input digital dari tombol yang biasanya terbuka. Terutama jika tombol itu dipasang secara fisik tidak tepat di sirkuit, akan lebih mudah untuk mengikat satu sisi tombol ke ground. Itu berarti sisi lain akan didorong ke tanah ketika tombol ditekan. Itu secara inheren menciptakan logika negatif, yang berarti rendah menunjukkan ditekan dan tinggi (dengan pullup pasif) berarti dilepaskan. Itu konyol untuk menambahkan inverter hanya untuk alasan agama jika jalur ini kemudian masuk ke mikrokontroler. Firmware dalam mikro dapat menangani baik polaritas yang mewakili ditekan, jadi selain mensyahkan takhayul, inverter hanya akan membuang-buang ruang, daya, dan biaya.


4
Saya tidak merasa ini benar-benar menjawab pertanyaan, yang mengapa polaritas khusus itu jauh lebih umum? Apakah ada alasan tingkat gerbang?
Rocketmagnet

Untuk pengaturan ulang, dapatkah hal itu sedikit berguna dalam deteksi kesalahan daya?
Paul A. Clayton

@Rocket: Bukan itu yang ditanyakan. Saya tidak berpikir aktif rendah selalu lebih umum, dan OP tidak pernah mengklaim itu juga. Dia ingin tahu mengapa ada orang yang (kata-katanya) menggunakan aktif rendah. Maksud saya adalah tidak masalah, dan mencoba memberikan setidaknya satu contoh di mana aktif rendah menguntungkan. Menurut saya Anda adalah orang yang salah paham soal itu.
Olin Lathrop

@ Paul: Saya pikir masalah khusus dengan reset adalah Anda ingin negara reset menjadi level power off. Dengan begitu Anda dapat menahan garis reset tetap pada level 0V awalnya sementara sistem menyala.
Olin Lathrop
Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.