Bus-Holder

Ein Bus-Holder ist ein schwacher Pull-up- oder Pull-down-Transistor, der das letzte Spannungsniveau auf einem Tristate-Bus aufrechterhält, wenn alle aktiven Treiber deaktiviert sind. Wenn kein Gerät den Bus aktiv ansteuert, verhindert der Bus-Holder, dass die Leitung in einen undefinierten Zustand schwebt, indem er einen sanften Strom ausübt, der die Spannung auf logisch Eins oder logisch Null hält, je nach Auslegung. Dies stellt sicher, dass jeder Empfänger, der den Bus ausliest, einen definierten Wert sieht und nicht Rauschen oder einen unbestimmten Zustand.

Der Bus-Holder heißt schwach, weil sein Pull-Transistor hohe Impedanz hat: typischerweise im Kiloohm-Bereich. Diese Schwäche ist beabsichtigt. Wenn ein neuer Treiber die Kontrolle über den Bus übernehmen möchte, muss er den Bus-Holder überbieten und die Leitung auf eine neue Spannung ohne übermäßigen Stromfluss ziehen können. Ein starker Pull-up oder Pull-down würde neue Treiber bekämpfen und Energie verschwenden. Der Bus-Holder gibt nach, sobald ein Gerät mit normaler Kraft zu treiben beginnt.

Warum der Bus-Holder wichtig ist

Tristate-Busse wie PCI oder parallele Datenleitungen wechseln häufig zwischen mehreren Treibern. Während Übergängen zwischen Treibern können selbst Mikrosekunden eines nicht angesteuerten Bus Störungen durch kapazitive Kopplung aufgreifen, Übersprechen von benachbarten Signalen oder elektromagnetische Störungen. Ein schwebender Bus kann auch mehrere Eingangsstufen gleichzeitig auslösen und so Phantom-Lesevorgänge und Datenverfälschung verursachen. Der Bus-Holder beseitigt dieses Zeitfenster der Anfälligkeit, indem er den letzten gültigen Zustand hält. Das ist billiger und schneller, als auf explizite Pull-up-Widerstände zu warten, die den Bus nach jedem Übergang stabilisieren.

Bus-Holder sind normalerweise in I/O-Pufferzellen auf FPGAs, ASICs und Mikrocontrollern integriert. Sie finden sich auch als diskrete Komponenten in älteren Parallel-Bus-Designs. Da sie beim Halten sehr wenig Energie verbrauchen, belasten sie die Wärmeerzeugung minimal. Die Stärke des Bus-Holders muss jedoch sorgfältig auf Buskapazität und Slew-Rate abgestimmt werden; ein Bus-Holder, der zu schwach ist, kann das Niveau nicht gegen Rauschen halten, während einer, der zu stark ist, Energie verschwenden und neue Treiber unnötig verlangsamen wird.