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¿Por qué el 0 digital no es 0V en los sistemas informáticos?

Estoy haciendo un curso de diseño de sistemas informáticos y mi profesor nos dijo que en los sistemas digitales, los voltajes convencionales utilizados para denotar un 0 y un 1 digital han cambiado a lo largo de los años.

Al parecer, en los años 80 se utilizaban 5 V como "alto" y 1 V como "bajo". Hoy en día, un "alto" es 0,75 V y un "bajo" es alrededor de 0,23 V. Añadió que, en un futuro próximo, es posible que pasemos a un sistema en el que 0,4 V denote un alto, y 0,05 V, un bajo.

Argumentó que estos valores son cada vez más pequeños para que podamos reducir nuestro consumo de energía. Si es así, ¿por qué nos tomamos la molestia de ajustar el "bajo" a cualquier tensión positiva? ¿Por qué no lo ajustamos simplemente a la tensión real de 0 V (el neutro de las líneas eléctricas, supongo)?

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samjudson Puntos 27483

En un sistema de 2 raíles (normalmente los chips se alimentan con un solo voltaje positivo más tierra), cualquier interruptor o dispositivo que esté tirando de la capacitancia de salida hasta un nivel de señal bajo tiene una resistencia finita, y por lo tanto no puede cambiar un cable de señal a cero voltios en un tiempo finito. (Ignorando los superconductores). Por lo tanto, se elige una oscilación de tensión menor realista que cumpla con los requisitos de rendimiento (velocidad de conmutación frente a los requisitos de potencia y generación de ruido, etc.)

Esto se suma a los márgenes necesarios para cubrir el ruido de tierra (diferentes niveles de tensión de tierra o "cero" entre los circuitos de origen y destino), otras fuentes de ruido, tolerancias, etc.

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Anonymus Puntos 1

Desde el punto de vista de la Instrumentación de Control de Procesos, este BIAS por encima de Cero, es para proporcionar información adicional sobre la integridad del instrumento. Si un instrumento fue calibrado 1V-5V = 0-400 galones por minuto (gpm), entonces, si 1V fue medido por el instrumento, usted sabría que había 0 gpm. Todo sería normal.

Sin embargo, si se midieran 0V, entonces eso sería algún tipo de condición de alarma de que el instrumento ha fallado o está en cortocircuito. Un sistema de control correctamente programado pondría su respectivo bucle de control en manual para evitar que la válvula se cierre o se abra de golpe.

En otras palabras, este BIAS desde Cero permite al sistema de control un método adicional e indirecto para conocer la salud del instrumento de medición (es decir, el circuito no se ha puesto a tierra o ha fallado). Si no se hiciera esto, no se podría saber si los 0V son normales o una condición de alarma.

Por supuesto, en los viejos tiempos, no teníamos toda la instrumentación inteligente que comunica mucha más información de diagnóstico. :-)

Actualización: @Transistor ha proporcionado una visión adicional, que es muy apreciada. Por si sirve de algo, me di cuenta de que había un conflicto entre lo digital y lo analógico en mi respuesta (principalmente debido a los comentarios/respuestas muy técnicos). Lo que estaba tratando de hacer era un "argumento de analogía", similar a la presión del agua frente a la tensión, para impartir una posible razón para no "sólo utilizar 0V" como base. Sin embargo, es posible que haya perdido el punto. @Transistor, no tengo suficiente reputación para comentar, así que mi pregunta de vuelta a usted: ¿Debo borrar mi respuesta? Ciertamente, no quiero inducir a error. Gracias.

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Chris Puntos 2783

Contrariamente a algunas respuestas aquí, estoy bastante seguro de que en el pasado ha existido el bajo 0V puro. Lógica de relés. Pero no creo que queramos volver a eso.

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