Mengapa aktif rendah bahkan ada?

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?

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.

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 .

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.

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.

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.