ทำไมแอคทีฟต่ำถึงมีอยู่จริง?

ในอาชีพของฉันฉันมักจะพบสัญญาณที่ใช้งานต่ำ (รีเซ็ตเป็นที่พบมากที่สุด) ฉันเคยเห็นอินเทอร์เฟซที่สัญญาณควบคุมทั้งหมดอยู่ในระดับต่ำ

สำหรับฉันมันใช้งานง่ายและสับสนมาก ทำไมถึงมีความจำเป็นต้องใช้งานต่ำมาก? มันเป็นเพียงประวัติศาสตร์หรือมีความกังวลเกี่ยวกับจำนวนประตู / พลังงานจริงที่อธิบายหรือไม่?

ในการออกแบบระบบดิจิตอลในอดีตสัญญาณต่ำที่แอ็คทีฟจะถูกนำมาใช้เมื่อใดก็ตามที่การใช้งานนั้นจะช่วยลดจำนวนประตูในการออกแบบและลดต้นทุนของวงจร ฉันสามารถจินตนาการได้ว่ามันเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้นในการออกแบบ IC มากกว่าในตรรกะที่ไม่ต่อเนื่องเพราะตรรกะทั้งหมดนั้นถูกสร้างขึ้นมาจากประตู Inverting (NAND) แต่ฉันไม่ได้มีประสบการณ์ส่วนตัวในพื้นที่นั้น

ระดับของการเพิ่มประสิทธิภาพนั้นไม่ค่อยมีความต้องการในปัจจุบันหรืออย่างน้อยก็ทำโดยอัตโนมัติด้วยเครื่องมือสังเคราะห์เพื่อให้นักออกแบบโปร่งใส อย่างที่คุณสังเกตเห็นมีเพียงไม่กี่กรณีที่สัญญาณต่ำที่ใช้งานยังคงเห็นบ่อยมาก

ข้อดีอย่างหนึ่งของสัญญาณต่ำที่แอ็คทีฟสำหรับฟังก์ชั่นเช่นรีเซ็ตและอินเตอร์รัปต์นั้นเป็นเรื่องง่ายมากที่จะสร้างตรรกะ "wired OR" สำหรับสัญญาณต่ำที่แอ็คทีฟง่ายๆโดยใช้เอาต์พุตตัวสะสมแบบเปิด

นั่นคือถ้ามีวงจรที่แตกต่างกันหลายอย่างที่ต้องทำให้เกิดการรีเซ็ตหรือการขัดจังหวะแต่ละวงจรก็สามารถมีเอาท์พุทโอเพ่นคอลเลคเตอร์ที่เชื่อมโยงกับสาย ~ RESET หรือ ~ INT จากนั้นหนึ่งในนั้นสามารถดึงเส้นต่ำและทำให้เกิดการตอบสนองที่เหมาะสมโดยไม่จำเป็นต้องมีตรรกะเพิ่มเติมใด ๆ เพื่อรวมสัญญาณ

ในตระกูลลอจิกเช่น TTL เทอร์มินัลแบบเปิดจะถูกตีความว่าสูงเนื่องจากขึ้นอยู่กับตรรกะการจมในปัจจุบันเพื่อตรวจสอบอินพุตศูนย์ตรรกะ

การออกแบบพินแอคทีฟต่ำทำให้มั่นใจได้ว่าสามารถทำงานได้หากมีการใช้สถานะตรรกะโดยเจตนาเช่น เพื่อหลีกเลี่ยงเงื่อนไขอินพุตแบบลอยที่ไม่ชัดเจน

นอกจากนี้กรณีพิเศษของ RESET ได้รับการตอบรับในการนี้คำถาม

ประโยชน์หลัก ๆ ในการใช้งานต่ำคือความปลอดภัย

มันถูกใช้กันอย่างแพร่หลายใน C & I โลกในสถานการณ์ที่เป็นสัญญาณที่หายไปจะได้รับการทำลายล้าง ตัวอย่างหนึ่งก็คือระดับน้ำของหม้อไอน้ำที่อยู่ในระดับต่ำอีกตัวอย่างหนึ่งคือการหยุดฉุกเฉินและอีกอย่างหนึ่งคือแรงดันน้ำมันเชื้อเพลิงต่ำ หากเหตุการณ์ใดเหตุการณ์หนึ่งเหล่านี้เกิดขึ้นเครื่องจะต้องหยุดทำงาน

หากระบบใช้งานในระดับสูงและเครื่องมือแตกหรือสายเคเบิลสัญญาณเสียหายตัวควบคุมจะไม่มีทางรู้ว่ามีปัญหา หากระบบใช้งานอยู่ในระดับต่ำและเครื่องมือชำรุดหรือสายเคเบิลสัญญาณเสียหายระบบจะตอบสนองในลักษณะเดียวกับที่ใช้งานกับอุปกรณ์

สัญญาณที่แอคทีฟต่ำจะทนต่อสัญญาณรบกวนในบางตระกูลของลอจิกโดยเฉพาะ TTL เก่า

สัญญาณ TTL สูงต้องมีอย่างน้อย 2.8V และอาจต่ำได้ถึง 2.0V ซึ่งจะทำให้ระยะห่าง 0.8V สำหรับแรงดันไฟฟ้าตกและเสียงรบกวน และสามารถเพิ่มตัวต้านทานตัวต้านทานสำหรับการจ่ายไฟ 5V เพื่อให้ได้มาร์จิ้นเพิ่มเติม

สัญญาณ TTL ต่ำจะต้องไม่เกิน 0.4V และสามารถสูงได้ถึง 0.8V ซึ่งจะเหลือเพียง 0.4V ของระยะขอบสำหรับการปล่อยแรงดันและเสียงรบกวน

คุณสามารถใช้ระดับใดระดับหนึ่งเพื่อแสดงสถานะลอจิกอย่างใดอย่างหนึ่ง แต่มันก็สมเหตุสมผลที่จะเลือกระดับความทนทานต่อเสียงรบกวนสำหรับสถานะที่สัญญาณจะใช้เวลามากที่สุด

สัญญาณจำนวนมากใช้เวลาที่ไม่ได้ใช้งานเกือบทั้งหมด ดังนั้นจึงควรใช้ระดับเสียงรบกวนต่ำเพื่อแสดงสถานะแอคทีฟที่เกิดขึ้นไม่บ่อยนักและยิ่งมีระดับเสียงรบกวนสูงขึ้นเพื่อแสดงสถานะไม่แอ็คทีฟที่เกิดขึ้นบ่อยครั้ง

สัญญาณลอจิกมีสองสถานะ ตัวไหนที่คุณจะพิจารณาเปิดหรือปิดหรือใช้ในการสื่อสารเปิดหรือปิดนั้นขึ้นอยู่กับคุณ ไม่มีอะไรที่ถูกต้องเกี่ยวกับความเป็นอยู่ที่สูงหรือความจริงที่ต่ำกว่า

ความจริงที่ว่ามันไม่ได้ใช้งานง่ายสำหรับคุณนั้นไม่เกี่ยวข้องเมื่อออกแบบระบบ คุณอาจคิดว่าสูงควรบ่งบอกถึงความจริง แต่มันอาจเป็นวิธีที่สมบูรณ์แบบสำหรับคนอื่น วิศวกรที่ดีพยายามทำในสิ่งที่สมเหตุสมผลไม่ใช่ไปยุ่งกับประเด็นทางศาสนา บางครั้งมันก็ไม่สำคัญแล้วคุณจะเลือกสิ่งที่คุณชอบ บางครั้งมันก็สำคัญ

ตัวอย่างเช่นเนื่องจากสะดวกที่จะมีวงจรที่ต้องสื่อสารแบ่งปันเครือข่ายเดียวที่เรามักจะเรียกว่ากราวด์และวงจรตรรกะส่วนใหญ่มีวิวัฒนาการที่จะต้องมีการจัดหาที่เป็นบวก (คิดเกี่ยวกับมันก็อาจเป็นวิธีอื่น ๆ ) สัญญาณลอจิกโดยทั่วไปจะอยู่ที่พื้นดินหรือในระดับที่เป็นบวก สมมติว่าคุณต้องผลักดันอินพุตดิจิตอลจากปุ่มกดเปิดตามปกติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าปุ่มกดนั้นติดตั้งทางร่างกายไม่ถูกต้องที่วงจรจะสะดวกในการผูกปุ่มด้านหนึ่งของพื้นดิน นั่นหมายถึงอีกด้านหนึ่งจะถูกผลักลงกราวด์เมื่อกดปุ่ม นั่นเป็นการสร้างตรรกะเชิงลบโดยความหมายหมายถึงตัวบ่งชี้ที่กดต่ำและค่าสูง (ที่มี pullup แฝง) หมายถึงปล่อย มันเป็นเรื่องโง่ที่จะเพิ่มอินเวอร์เตอร์เพียงเพื่อเหตุผลทางศาสนาถ้าบรรทัดนี้แล้วเข้าไปในไมโครคอนโทรลเลอร์ เฟิร์มแวร์ในไมโครสามารถจัดการกับขั้วที่เป็นตัวแทนของการกดดังนั้นนอกเหนือจากความเชื่อโชคลางแล้วอินเวอร์เตอร์จะเสียพื้นที่เปลืองพลังงานและค่าใช้จ่าย