negative Flanke
Englisch: negative edge
Der Zeitpunkt, an dem ein Signal den hohen in den niedrigen Zustand wechselt.
Negative Edge: wenn ein digitales Signal von High zu Low abfällt
Eine negative Edge ist der Moment, in dem ein digitales Signal von einem hohen Spannungszustand (logisch 1) zu einem niedrigen Spannungszustand (logisch 0) wechselt. Im Timing-Diagramm erscheint sie als abwärts verlaufende Flanke der Wellenform. Dieser Moment ist wichtig, weil viele digitale Schaltungen und Mikrocontroller so ausgelegt sind, dass sie Aktionen auslösen, Daten erfassen oder ihren Zustand ändern, wenn genau dieser Übergang stattfindet, anstatt auf den konstanten Spannungspegel selbst zu reagieren.
Der Begriff "negativ" bezieht sich auf die Richtung der Änderung: die Spannung bewegt sich in die negative Richtung, von etwa 5 Volt (oder 3,3 Volt in moderner Logik) herunter zur Masse. Das komplementäre Ereignis ist die positive Edge, wenn das Signal von Low zu High ansteigt. Manche Techniker nennen eine negative Edge auch "fallende Flanke" oder "Abwärtsflanke", wobei Abwärtsflanke der Standard-Begriff in englischsprachigen Datenblättern und Spezifikationen ist.
Negative Edges werden von Komparatoren, Flip-Flops, Interrupt-Controllern und Zählerschaltungen erkannt. Ein typischer Mikrocontroller-Eingang kann so konfiguriert werden, dass er einen Interrupt bei einer negativen Edge auslöst. Das bedeutet, dass der Prozessor eine spezifische Routine ausführt, sobald das Signal abfällt. Die Geschwindigkeit, mit der die Flanke auftritt, ist wichtig: ein langsamer, gradueller Übergang kann zu falschen Auslösungen oder Timing-Fehlern führen. Deshalb werden echte Signale oft mit Schmitt-Trigger-Puffern aufgereinigt, die scharfe Übergänge erzwingen.
Die Timing-Genauigkeit der Flanken-Erkennung wird normalerweise in Nanosekunden gemessen. Wenn zwei Signale negative Edges haben, die nur wenige Nanosekunden auseinander ankommen, muss die Synchronisationslogik entscheiden, welche zuerst verarbeitet wird. In synchronen digitalen Systemen werden negative Edges von einem Taktsignal oft verwendet, um neue Daten in Schieberegister und Speicherelemente zu speichern. Das Timing dieser Flanken beeinflusst daher direkt die maximale Geschwindigkeit, mit der die Schaltung arbeiten kann.
Rauschen und Kontaktprellen sind die Hauptprobleme in der Praxis. Ein mechanischer Schalter oder ein verrauschtes Analogsignal können mehrere falsche negative Edges erzeugen, wenn es nahe der Logik-Schwelle oszilliert. Entprellschaltungen, RC-Filter oder Software-Filterroutinen unterdrücken diese Störimpulse, sodass die Schaltung pro beabsichtigtem Übergang nur eine saubere Flanke sieht.