¿Por qué existe la baja activa?

En mi carrera, a menudo he encontrado señales de baja activa (el restablecimiento es el más común). Incluso he visto interfaces donde todas las señales de control son activamente bajas.

Para mí, esto es muy poco intuitivo y confuso. ¿Por qué existe la necesidad de usar activamente bajo? ¿Es meramente histórico o hay problemas reales de conteo de puertas / poder que lo explican?

En diseños digitales históricos, las señales bajas activas se usarían siempre que su uso permitiera reducir el número de puertas en un diseño y, por lo tanto, reducir el costo del circuito. Me imagino que fue aún más común en los diseños de circuitos integrados que en la lógica discreta, porque toda la lógica se construyó esencialmente a partir de puertas invertidas (NAND), pero no tengo experiencia personal en esa área.

Ese nivel de optimización rara vez se necesita hoy en día, o al menos se realiza automáticamente mediante herramientas de síntesis para que sea transparente para el diseñador. Como notó, solo hay unos pocos casos en los que las señales bajas activas todavía se ven con mucha frecuencia.

Una ventaja de una señal baja activa para funciones como reinicio e interrupciones es que es muy fácil crear una lógica "cableada O" para una señal baja activa simplemente usando salidas de colector abierto .

Es decir, si hay varios circuitos diferentes que deben ser capaces de provocar un reinicio o una interrupción, cada uno de ellos simplemente puede tener una salida de colector abierto conectada al cable ~ RESET o ~ INT. Luego, cualquiera de ellos puede bajar la línea y provocar la respuesta adecuada sin la necesidad de ninguna lógica adicional para combinar las señales.

En familias lógicas como TTL, un terminal abierto se interpreta como Alto, ya que depende de la lógica de hundimiento actual para detectar una entrada lógica cero.

El diseño de un pin activo bajo asegura que sea funcional si y solo si se aplica un estado lógico intencional, es decir. para evitar una ambigua condición de entrada flotante.

Además, en esta pregunta se ha respondido un caso especial de RESET .

La principal ventaja de active low es la seguridad .

Se usa ampliamente en el mundo de C&I en situaciones donde una señal perdida sería devastadora . Un ejemplo sería el bajo nivel de agua de una caldera, otro sería una parada de emergencia, otro sería una baja presión de combustible. Si ocurre uno de estos eventos, la máquina debe detenerse.

Si el sistema usaba activo alto, y el instrumento se rompía o se dañaba un cable de señal, el controlador nunca sabría que había un problema. Si el sistema usa activo bajo, y el instrumento se rompió o se dañó un cable de señal, el sistema respondería de la misma manera que al instrumento que se está activando.

Las señales bajas activas son más tolerantes al ruido en algunas familias lógicas, especialmente en el antiguo TTL.

Una señal TTL alta debe tener al menos 2.8V de salida y puede ser tan baja como 2.0V de entrada. Eso deja un margen de 0.8V para caída de voltaje y ruido. Y se puede agregar una resistencia pullup al suministro de 5V para obtener un margen adicional.

Una señal TTL baja no debe tener más de 0,4 V de salida y puede ser tan alta como 0,8 V de entrada. Eso deja solo 0,4 V de margen para caída de voltaje y ruido.

Puede usar cualquier nivel para representar cualquier estado lógico. Pero tiene sentido elegir el nivel más tolerante al ruido para el estado en el que la señal pasará más tiempo.

Muchas señales pasan casi todo su tiempo inactivas. Por lo tanto, es aconsejable utilizar el nivel bajo propenso al ruido para representar el estado activo que ocurre con poca frecuencia, y el nivel alto más inmune al ruido para representar el estado inactivo que ocurre con frecuencia.

Las señales lógicas tienen dos estados. El que consideres activado o desactivado, o que utilices para comunicarte activado o desactivado depende totalmente de ti. No hay nada más correcto sobre lo alto o verdadero que lo bajo.

El hecho de que no sea intuitivo para usted es irrelevante al diseñar un sistema. Puede pensar que alto debería indicar verdadero, pero puede ser completamente al revés para otra persona. Los buenos ingenieros intentan hacer lo que tiene sentido, no obsesionarse con los puntos religiosos. A veces no importa, entonces puedes elegir lo que prefieras. A veces sí importa.

Por ejemplo, dado que es conveniente que los circuitos que deben comunicarse compartan una red común que generalmente llamamos tierra, y la mayoría de los circuitos lógicos han evolucionado para requerir un suministro positivo (piénselo, podría haber sido al revés) , las señales lógicas generalmente estarán en tierra o en el nivel de suministro positivo. Digamos que necesita manejar una entrada digital desde un botón normalmente abierto. Especialmente si ese botón está montado físicamente, no justo en el circuito, es conveniente atar un lado del botón a tierra. Eso significa que el otro lado será conducido a tierra cuando se presione el botón. Eso inherentemente crea lógica negativa, lo que significa que un bajo indica presionado y un alto (con un pullup pasivo) significa liberado. Sería una tontería agregar un inversor solo por razones religiosas si esta línea entrara en un microcontrolador. El firmware en el micro puede manejar cualquier polaridad representada presionada, por lo que aparte de satisfacer una superstición, el inversor sería solo un desperdicio de espacio, energía y costo.