Pourquoi le bas actif existe-t-il même?

Au cours de ma carrière, j'ai souvent rencontré des signaux actifs bas (la réinitialisation étant la plus courante). J'ai même vu des interfaces où tous les signaux de contrôle sont activement faibles.

Pour moi, c'est très peu intuitif et déroutant. Pourquoi y a-t-il jamais un besoin d'utiliser activement faible? Est-ce simplement historique ou y a-t-il des problèmes réels de nombre de portes / puissance qui l'expliquent?

Dans les conceptions numériques historiques, des signaux bas actifs seraient utilisés chaque fois que leur utilisation permettrait de réduire le nombre de portes dans une conception, et donc de réduire le coût du circuit. Je peux imaginer que c'était encore plus courant dans les conceptions de circuits intégrés que dans la logique discrète, car toute la logique a été essentiellement construite à partir de portes inverseuses (NAND), mais je ne suis pas personnellement expérimenté dans ce domaine.

Ce niveau d'optimisation est rarement nécessaire aujourd'hui, ou du moins il est fait automatiquement par des outils de synthèse afin qu'il soit transparent pour le concepteur. Comme vous l'avez remarqué, il n'y a que quelques cas où des signaux bas actifs sont encore très couramment observés.

Un avantage d'un signal bas actif pour des fonctions comme la réinitialisation et les interruptions, est qu'il est très facile de créer une logique "câblée OU" pour un signal bas actif simplement en utilisant des sorties à collecteur ouvert .

Autrement dit, s'il y a plusieurs circuits différents qui doivent pouvoir provoquer une réinitialisation ou une interruption, chacun d'eux peut simplement avoir une sortie à collecteur ouvert liée au fil ~ RESET ou ~ INT. Ensuite, n'importe lequel d'entre eux peut tirer la ligne vers le bas et provoquer la réponse appropriée sans avoir besoin d'une logique supplémentaire pour combiner les signaux.

Dans les familles logiques comme TTL, une borne ouverte est interprétée comme élevée, car elle dépend de la logique de descente actuelle pour détecter une entrée de zéro logique.

La conception d'une broche active basse garantit qu'elle est fonctionnelle si et seulement si un état logique intentionnel est appliqué, c'est-à-dire. pour éviter une condition d'entrée flottante ambiguë.

De plus, le cas spécial de RESET a été répondu dans cette question.

Le principal avantage de la basse active est la sécurité .

Il est largement utilisé dans le monde C&I dans les situations où un signal perdu serait dévastateur . Un exemple serait le niveau d'eau d'une chaudière étant bas, un autre serait un arrêt d'urgence, un autre serait une faible pression de carburant. Si l'un de ces événements se produit, la machine doit être arrêtée.

Si le système fonctionnait à haute intensité et que l'instrument s'est cassé ou qu'un câble de signal a été endommagé, le contrôleur ne saurait jamais qu'il y avait un problème. Si le système utilise un niveau bas actif et que l'instrument s'est cassé ou qu'un câble de signal a été endommagé, le système répondrait de la même manière que lorsque l'instrument était activé.

Les signaux bas actifs sont plus tolérants au bruit dans certaines familles logiques, en particulier l'ancien TTL.

Un signal TTL élevé doit avoir une sortie d'au moins 2,8 V et peut être aussi faible que 2,0 V. Cela laisse une marge de 0,8 V pour la chute de tension et le bruit. Et une résistance de rappel à l'alimentation 5V peut être ajoutée pour une marge supplémentaire.

Un signal TTL faible ne doit pas dépasser 0,4 V en sortie et peut atteindre 0,8 V en entrée. Cela ne laisse qu'une marge de 0,4 V pour la chute de tension et le bruit.

Vous pouvez utiliser l'un ou l'autre niveau pour représenter l'un ou l'autre état logique. Mais il est logique de choisir le niveau le plus tolérant au bruit pour l'état dans lequel le signal passera le plus de temps.

De nombreux signaux passent presque tout leur temps inactifs. Par conséquent, il est sage d'utiliser le bas niveau sujet au bruit pour représenter l'état actif peu fréquent et le niveau haut plus insensible au bruit pour représenter l'état inactif fréquent.

Les signaux logiques ont deux états. Le choix de celui que vous envisagez d'activer ou de désactiver, ou d'utiliser pour communiquer sur ou hors de vous appartient entièrement. Il n'y a rien de plus correct dans le fait d'être haut ou vrai que bas.

Le fait qu'il ne vous soit pas intuitif n'est pas pertinent lors de la conception d'un système. Vous pouvez penser que élevé devrait indiquer vrai, mais cela peut être complètement l'inverse pour quelqu'un d'autre. Les bons ingénieurs essaient de faire ce qui a du sens, ne pas se raccrocher à des points religieux. Parfois, cela n'a pas d'importance, alors vous pouvez choisir quelle que soit votre préférence. Parfois, cela compte.

Par exemple, comme il est pratique d'avoir des circuits qui doivent communiquer partagent un réseau commun que nous appelons habituellement la terre, et la plupart des circuits logiques ont évolué pour nécessiter une alimentation positive (pensez-y, cela pourrait tout aussi bien être l'inverse) , les signaux logiques seront généralement au sol ou au niveau d'alimentation positif. Disons que vous devez piloter une entrée numérique à partir d'un bouton-poussoir normalement ouvert. Surtout si ce bouton-poussoir n'est pas monté physiquement sur le circuit, il est pratique de lier un côté du bouton-poussoir à la terre. Cela signifie que l'autre côté sera mis à la terre lorsque le bouton est enfoncé. Cela crée intrinsèquement une logique négative, ce qui signifie qu'un bas indique une pression et un haut (avec un pullup passif) signifie libéré. Il serait stupide d'ajouter un onduleur uniquement pour des raisons religieuses si cette ligne est ensuite entrée dans un microcontrôleur. Le micrologiciel du micro peut gérer l'une ou l'autre polarité représentant la pression, de sorte que, à part satifier une superstition, l'onduleur ne serait qu'un gaspillage d'espace, de puissance et de coût.