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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Theorie Frage: Warum Low-Aktiv ?


Autor: Michael (Gast)
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Hab mich gerade gefragt, warum viele Signale in Digitalschaltungen 
low-aktiv sind. ( Ich meine natürlich nur Signale, die nicht aus anderen 
Gründen low-aktiv sind ( z.B. Ansteuerung durch NPN-Transistor etc. ))

Kann dies damit zusammenhängen, dass die 74LS-Serie bei low mehr treiben 
konnte als bei high ?

Wenn ja, müsste dieses Thema doch mittlerweile erledigt sein oder nicht 
?

Danke schonmal.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Das ist ein Grund. Ich denke der Hauptgrund (weshalb die ICs auch Low 
stärker treiben können) ist: Die früheren NMOS und Bipolar Schaltungen 
hatten Pullups am Eingang. Ein Low Pegel verbraucht also mehr Strom als 
ein High Pegel.

Autor: Martin Thomas (Gast)
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Möglicherweise auch: Es gab wohl "früher" sehr viele Controller, die nur 
open-collector/open-drain Ausgänge hatten (nicht "push-pull"). 
"Einschalten" ist dann, den per Pull-Up Widerstand "schwach 
hochgezogenen" Tri-State Ausgangspin per Software "hart" auf GND/low zu 
schalten.

Autor: Compy (Gast)
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Mit Aktiv-Low lässt sich auch ganz einfach ein OR verkabeln: Ein Pullup 
zieht das Signal hoch und beliebig viele Open-Collector-Ausgänge können 
es dann nach Masse ziehen (=Aktiv). Es fließen so keine Ausgleichströme, 
wie es der Fall wäre, wenn ein Ausgang z.B. mit Aktiv-High auf 5V zieht, 
ein weiterer aber nur auf 4.8V kommt.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Martin Thomas wrote:

> Möglicherweise auch: Es gab wohl "früher" sehr viele Controller, die nur
> open-collector/open-drain Ausgänge hatten (nicht "push-pull").

Das wurde gewissermassen schon erwähnt, denn dieses Verhalten ist eine 
direkte Konsequenz der damals üblichen NMOS-Technik.

Autor: peter-neu-ulm (Gast)
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Das Grundelement der TTL-Logik am Eingang besteht aus einem 
multi-Emitter-Transistor. Wenn einer dieser Emitter garnicht 
angeschlossen ist oder an High gelegt ist, ist der betreffende Eingang 
inaktiv. Bei low fließt über den Eingangs-Emitteranschluss Strom nach 
Masse (-1,6mA = 1 TTL-Last) und er ist aktiv. Die MOS-Logikfamilien 
haben diese Eigenschaft übernommen, obwohl das diese Technologie nicht 
erfordert.
Dazu gehört auch, dass die Ausgangsstufen der TTL-Serie mehr Strom nach 
Masse leiten können als von Plus her.

Autor: Andreas K. (a-k)
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peter-neu-ulm wrote:

> Die MOS-Logikfamilien haben diese Eigenschaft übernommen, obwohl
> das diese Technologie nicht erfordert.

NMOS-Technik arbeitet(e) üblicherweise mit aktivem Pulldown und passivem 
Pullup. Das ist durch die Konstruktion ausschliesslich mit 
NMOS-Transistoren nahegelegt und hat nichts mit TTL zu tun.

In Gegenteil: Schon damals existierten NMOS-Bausteine, die an der 
Aussenschnittstelle aktive NMOS-Pullups verwendeten um hinreichend Strom 
liefern zu können. Immerhin sind TTLs durchaus mit Strom in den Eingang 
hinein spezifiziert, nur halt wesentlich kleiner. Und bei 
Peripherieinterfaces gabs noch andere Gründe für aktive Pullups.

Autor: Michael (Gast)
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Willst Du mir damit sagen, dass auch in heutigen HCMOS Bauteilen nach 
Masse mehr Strom getrieben werden kann als nach Plus ? Hab gerade eine 
HCMOS Spec. zur Hand genommen. Dort wird allerdings keine Unterscheidung 
bei den max. Strömen getroffen.

Autor: Andreas K. (a-k)
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CMOS ist nicht immer symmetrisch im Verhalten. Atmels alte AT90 
Controller beispielsweise sind es nicht.

Autor: Tom (Gast)
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p-Kanal-MOSFET haben bei gleicher Geometrie den 3-fachen Widerstand wie 
n-Kanal. CMOS würde so also weniger Sourcestrom (von plus) als Sinkstrom 
(nach Gnd) können. Moderne CMOS haben möglicherweise größere 
p-Strukturen.

Noch ein Argument: Taster kann man gegen Ground anschliessen, braucht 
weniger Verkabelung.

Autor: HildeK (Gast)
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>Noch ein Argument: Taster kann man gegen Ground anschliessen, braucht
>weniger Verkabelung.
Sollte man bei Ausgängen aber lassen ...
Aber für z.B. LEDs gilt die Aussage schon.

Die LOW-aktiven Signal in vielen Digitalschaltungen sind meines Wissens 
nur historisch bedingt. Man konnte eben die negative Flanke schneller 
schalten und hat sie deshalb als aktive Flanke genommen.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  HildeK (Gast)

>Die LOW-aktiven Signal in vielen Digitalschaltungen sind meines Wissens
>nur historisch bedingt. Man konnte eben die negative Flanke schneller
>schalten und hat sie deshalb als aktive Flanke genommen.

Das halte ich für einen Irrtum 1. Klasse. In einem synchronen System 
muss die steigende Flanke ebensoschnell sein, um ein Enable wieder 
wegzunehmen etc. Bzw. die langsamere von beiden bestimmt die 
Grenzfrequenz.

MFG
Falk

Autor: Andreas K. (a-k)
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Auf den Bus bezogen passt das u.U. schon. Die maximale Busfrequenz einer 
Z80 ist allenfalls von irgendwelchen chipinternen Grenzfrequenzen 
bestimmt, nicht aber von den Signalen vom Bus. Und die Fall-Time der 
Steuersignale geht in die Zugriffszeit angeschlossener Speicher voll mit 
ein, während die Rise-Time weitgehend unkritisch ist.

Autor: HildeK (Gast)
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Danke, Andreas Kaiser,
daran hatte ich auch gedacht mit meiner Bemerkung. Die 'negative Logik' 
ist mir damals zu Z80 oder 6502-Zeiten zum ersten Mal begeget.

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