En mi carrera, a menudo me he encontrado con señales que están activas en nivel bajo (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 hay una necesidad de usar activamente bajo? ¿Es meramente histórico o hay problemas reales de conteo / potencia de la puerta que lo explican?
En los diseños digitales históricos, las señales bajas activas se usarían siempre que su uso permitiera reducir el número de puertas en un diseño, y así reducir el costo del circuito. Puedo imaginar que era incluso más común en los diseños de circuitos integrados que en la lógica discreta, porque toda la lógica se construyó esencialmente a partir de puertas de inversión (NAND), pero no tengo experiencia personal en esa área.
Ese nivel de optimización rara vez es necesario 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 open collector salidas.
Es decir, si hay varios circuitos diferentes que deben ser capaces de provocar un reinicio o una interrupción, cada uno de ellos puede simplemente tener una salida de colector abierto vinculada al cable ~ RESET o ~ INT. Luego, cualquiera de ellos puede bajar la línea y provocar la respuesta adecuada sin 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.
Diseñar un pin activo bajo asegura que es funcional si y solo si se aplica un estado lógico intencional, es decir. para evitar una condición de entrada flotante ambigua.
Además, se ha respondido un caso especial de RESET en esta pregunta.
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 in. Eso deja un margen de 0.8V para la caída de tensión y el ruido. Y se puede agregar una resistencia pullup al suministro de 5V para obtener un margen adicional.
Una señal TTL baja no debe superar los 0.4V y puede ser tan alta como 0.8V. Eso deja solo 0.4V de margen para la caída de tensión y el 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 el 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.
La principal ventaja de la baja activa es la seguridad.
Se usa ampliamente en el mundo de C & I en situaciones donde una señal perdida sería devastadora. Un ejemplo sería el nivel de agua de una caldera bajo, otro sería una parada de emergencia, otro sería una baja presión de combustible. Si ocurre alguno de estos eventos, la máquina debe detenerse. Si el sistema utilizara un nivel alto activo, y el instrumento se rompiera o se dañara el cable de señal, el controlador nunca sabría que había un problema. Si el sistema usa un nivel bajo activo, y el instrumento se rompió o se dañó un cable de señal, el sistema respondería de la misma manera que lo haría al instrumento que se está activando.
Las señales lógicas tienen dos estados. La decisión que usted considera activada o desactivada, o que utiliza para comunicarse dentro o fuera, depende totalmente de usted. No hay nada más correcto acerca de ser alto o verdadero que bajo.
El hecho de que no sea intuitivo para usted es irrelevante al diseñar un sistema. Puede pensar que lo alto debería indicar verdad, pero puede ser completamente al revés para otra persona. Los buenos ingenieros intentan hacer lo que tiene sentido, no quedarse atascados en puntos religiosos. A veces no importa, entonces puedes elegir lo que prefieras. A veces sí importa.
Por ejemplo, ya que es conveniente que los circuitos que deben comunicarse compartan una red común a la que solemos llamar tierra, y la mayoría de los circuitos lógicos han evolucionado para requerir un suministro positivo (piénselo, podría haber sido el otro alrededor), las señales lógicas generalmente estarán en el suelo o en el nivel de suministro positivo. Digamos que necesita manejar una entrada digital de un botón normalmente abierto. Especialmente si ese botón se monta físicamente y no está 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 presiona el botón. Eso crea intrínsecamente una lógica negativa, lo que significa que un nivel bajo indica presionado y un alto (con un levantamiento pasivo) significa liberado. Sería tonto agregar un inversor solo por razones religiosas si esta línea se metiera en un microcontrolador. El firmware en el micro puede lidiar con la polaridad que representa presionada, por lo que, aparte de satisfacer una superstición, el inversor sería solo una pérdida de espacio, energía y costo.
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