Trageți în sus și trageți în jos rezistența

Ce este Resistor?

Rezistoarele sunt dispozitive de limitare a curentului, care sunt utilizate abundent în circuitele și produsele electronice. Este o componentă pasivă care oferă rezistență la curgerea curentului prin ea. Există multe tipuri diferite de rezistențe. Rezistența se măsoară în Ohm cu semnul Ω.

Ce sunt rezistențele pull-up și pull-down și de ce avem nevoie de ele?

Dacă luăm în considerare un circuit digital, pinii sunt întotdeauna fie 0, fie 1. În unele cazuri, trebuie să schimbăm starea de la 0 la 1 sau de la 1 la 0. În ambele cazuri, trebuie să ținem pinul digital fie 0 și apoi schimbăm starea la 1 sau trebuie să o ținem 0 și apoi să schimbăm la 1. În ambele cazuri, trebuie să facem pinul digital fie „ High ”, fie „ Low ”, dar nu poate fi lăsat plutitor.

Deci, în fiecare caz, starea se schimbă așa cum se arată mai jos.

Acum, dacă înlocuim valoarea High și Low cu valoarea reală a tensiunii, atunci High va fi nivelul logic HIGH (să zicem 5V) și Low va fi solul sau 0v.

Un rezistor pull-up este utilizat pentru a face starea implicită a pinului digital să fie la nivel ridicat sau la nivelul logic (în imaginea de mai sus este 5V) și un rezistor pull-down face exact opus, face starea implicită a digitalului pin ca Low (0V).

Dar de ce avem nevoie de aceste rezistențe, în schimb, am putea conecta pinii logici digitali direct la tensiunea de nivel Logic sau cu solul, ca imaginea de mai jos?

Ei bine, nu am putut face asta. Deoarece circuitul digital funcționează la curent redus, conectarea pinilor logici direct la tensiunea de alimentare sau la masă nu este o alegere bună. Deoarece conexiunea directă crește în cele din urmă fluxul de curent la fel ca scurtcircuitul și ar putea deteriora circuitul logic sensibil ceea ce nu este recomandabil. Pentru a controla debitul curent, avem nevoie de aceste rezistențe pull-down sau pull up. Un rezistor de tracțiune permite fluxul de curent controlat de la sursa de tensiune de alimentare la pinii de intrare digitale, unde rezistențele de tracțiune ar putea controla efectiv fluxul de curent de la pinii digitali la sol. În același timp, ambele rezistențe, rezistențele pull-down și pull-up mențin starea digitală fie Low, fie High.

Unde și cum se utilizează rezistențele pull-up și pull-down

Referindu-ne la imaginea de mai sus a microcontrolerului, unde pinii logici digitali sunt scurtcircuitați cu solul și VCC, am putea schimba conexiunea folosind rezistențe pull-up și pull-down.

Să presupunem că avem nevoie de o stare logică implicită și dorim să schimbăm starea prin interacțiune sau periferice externe, folosim rezistențe pull-up sau pull-down.

Rezistențe de tragere

Dacă avem nevoie de starea ridicată ca implicit și dorim să schimbăm starea la Scăzut printr-o interacțiune externă, putem folosi rezistența Pull-up ca imaginea de mai jos-

Pinul de intrare logică digital P0.5 poate fi comutat de la logica 1 sau High la logic 0 sau Low folosind comutatorul SW1. R1 rezistor acționează ca un rezistor pull-up. Este conectat la tensiunea logică de la sursa de alimentare de 5V. Deci, atunci când comutatorul nu este apăsat, pinul de intrare logic are întotdeauna o tensiune implicită de 5V sau pinul este întotdeauna ridicat până când comutatorul este apăsat și pinul este scurtcircuitat la masă, ceea ce îl face să fie logic.

Totuși, așa cum am afirmat că știftul nu poate fi scurtcircuitat direct la sol sau Vcc, deoarece acest lucru va face ca circuitul să fie în cele din urmă deteriorat din cauza stării de scurtcircuit, dar în acest caz, acesta este din nou scurtcircuitat la sol folosind comutatorul închis. Dar, uită-te cu atenție, nu este de fapt scurtcircuitat. Deoarece, conform legii ohmilor, datorită rezistenței la tracțiune, o cantitate mică de curent va curge de la sursă la rezistențe și comutator și apoi va ajunge la sol.

Dacă nu folosim acest rezistor pull-up, ieșirea va fi scurtcircuitată direct la sol atunci când comutatorul este apăsat, pe de altă parte, când comutatorul va fi deschis, pinul de nivel logic va fi plutit și ar putea face unele nedorite rezultat.

Trageți rezistorul în jos

Același lucru este valabil și pentru rezistența pull-down. Luați în considerare conexiunea de mai jos în care este prezentat rezistorul de tragere cu conexiunea-

În imaginea de mai sus, se întâmplă exact un lucru opus. Pull-down rezistor R1, care este conectat cu solul sau 0V. Astfel, făcând pinul de nivel logic logic P0.3 ca implicit 0 până când comutatorul este apăsat și pinul de nivel logic a devenit ridicat. În acest caz, cantitatea mică de curent curge de la sursa de 5V la sol folosind comutatorul închis și rezistența de tragere, împiedicând astfel ca pinul de nivel logic să fie scurtcircuitat cu sursa de 5V.

Deci, pentru diferite circuite de nivel logic, putem folosi rezistențe Pull-up și Pull-down. Este cel mai frecvent în diferite hardware încorporate, un sistem de protocol cu ​​un fir, conexiuni periferice într-un microcip, Raspberry Pi, Arduino și diverse sectoare încorporate, precum și pentru intrările CMOS și TTL.

Calculul valorilor efective pentru rezistențele de tragere și de tragere

Acum, după cum știm cum să folosim rezistența Pull-up și Pull-down, întrebarea este care va fi valoarea acestor rezistențe? Deși, în multe circuite digitale de nivel logic putem vedea rezistențe pull-up sau pull-down variind de la 2k la 4.7k. Dar care va fi valoarea reală?

Pentru a înțelege acest lucru, trebuie să știm care este tensiunea logică? Câtă tensiune este denumită Logic low și Cât de mult este denumită Logic High?

Pentru diferite niveluri logice, diferiți microcontrolere utilizează o gamă diferită pentru logica înaltă și logică scăzută.

Dacă luăm în considerare o intrare de nivel tranzistor-tranzistor logică (TTL), graficul de mai jos va arăta tensiunea logică minimă pentru determinarea logică ridicată și tensiunea logică maximă pentru detectarea logicii ca 0 sau scăzută.

După cum putem vedea, că pentru logica TTL, tensiunea maximă pentru logica 0 este de 0,8V. Deci, dacă furnizăm mai puțin de 0,8V, nivelul logic va fi acceptat ca 0. Pe de altă parte, dacă oferim mai mult de 2V până la maxim 5,25V, logica va fi acceptată ca fiind Înalt. Dar de la 0,8V la 2V, este o regiune goală, la tensiunea respectivă nu se poate garanta că logica va fi acceptată ca High sau Low. Deci, pentru siguranță, în arhitectura TTL, acceptăm 0V la 0,8V ca scăzut și 2V până la 5V ca înalt, ceea ce garantează că scăzut și înalt vor fi recunoscute de cipurile logice la tensiunea marginală respectivă.

Pentru a determina valoarea, formula este legea simplă a lui Ohms. Conform legii ohmilor, formula este

V = I x R R = V / I

În cazul rezistenței de tracțiune, V va fi tensiunea sursă - tensiunea minimă acceptată ca ridicată.

Iar curentul va fi curentul maxim scufundat de pinii logici.

Asa de, R _pull-up = (_alimentare V - V _{H (min)}) / I _chiuveta

În cazul în care _{alimentarea cu} V este tensiunea de alimentare, V _{H (min)} este tensiunea minimă acceptată ca ridicată, iar I _sink este curentul maxim scufundat de pinul digital.

Același lucru este aplicabil și rezistenței pull-down. Dar formula are o ușoară schimbare.

R _pull-up = (V _{L (max)} - 0) / I _sursă

Unde (V _{L (max)} tensiunea maximă este acceptată ca logică Scăzută, iar _sursa I este curentul maxim provenit de pinul digital.

Exemplu practic

Să presupunem că avem un circuit logic în care sursa de alimentare este de 3,3V și tensiunea înaltă logică acceptabilă este de 3V și am putea scufunda un curent maxim de 30uA, atunci putem alege rezistența de tragere folosind formula așa -

Acum, dacă luăm în considerare același exemplu menționat mai sus, unde circuitul acceptă 1V ca logică maximă Tensiune scăzută și ar putea sursa până la 200uA de curent, atunci rezistența de tragere va fi,

Mai multe despre rezistențele pull-up și pull-down

Pe lângă adăugarea unui rezistor Pull-up sau Pull-down, microcontrolerul modern acceptă rezistențe interne pull-up pentru pinii I / O digitali care sunt prezenți în unitatea de microcontroler. Deși în cazuri maxime este o tracțiune slabă, înseamnă că curentul este foarte scăzut.

Adesea, trebuie să trageți în sus pentru mai mult de 2 sau 3 pini de intrare-ieșire digitale, în acest caz este utilizată o rețea de rezistență. Este ușor de integrat și oferă un număr mai mic de pini.

Se numește rețea de rezistențe sau rezistențe SIP.

Acesta este simbolul rețelei de rezistență. Pinul 1 este conectat cu pinii rezistenței, acest pin trebuie conectat la VCC pentru Pull-Up sau la sol în scopuri Pull-down. Prin utilizarea acestui rezistor SIP, rezistențele individuale sunt eliminate, reducând astfel numărul de componente și spațiul din placă. Este disponibil în diferite valori, variind de la câțiva ohmi la kilo-ohmi.