Vytiahnite a stiahnite rezistor

Čo je rezistor?

Rezistory sú zariadenia obmedzujúce prúd a hojne sa používajú v elektronických obvodoch a výrobkoch. Je to pasívny komponent, ktorý poskytuje odpor, keď ním preteká prúd. Existuje veľa rôznych typov rezistorov. Odpor sa meria v Ohm so znamienkom Ω.

Čo sú Pull-up a Pull-Down Resistor a prečo ich potrebujeme?

Ak vezmeme do úvahy digitálny obvod, kolíky sú vždy buď 0 alebo 1. V niektorých prípadoch musíme zmeniť stav z 0 na 1 alebo z 1 na 0. V obidvoch prípadoch musíme držať digitálny kolík buď 0 a potom zmeňte stav na 1, alebo ho musíme podržať na 0 a potom zmeňte na 1. V obidvoch prípadoch musíme urobiť digitálny pin buď „ vysoký “, alebo „ nízky “, ale nemôže zostať ponechaný plávajúci.

V obidvoch prípadoch sa teda stav zmení, ako je uvedené nižšie.

Teraz, ak nahradíme hodnotu High a Low skutočnou hodnotou napätia, potom High bude logická úroveň HIGH (povedzme 5V) a Low bude zem alebo 0v.

Pull-up rezistor sa používa na výrobu východiskového stavu digitálneho čapu tak vysoko, alebo na logické úrovni (na snímke hore je to 5V) a Pull-Down rezistor má presne opačný, to robí východiskového stavu digitálneho pripnúť ako nízky (0V).

Prečo však tieto odpory potrebujeme, namiesto toho by sme mohli pripojiť digitálne logické piny priamo na logické úroveň napätia alebo so zemou, ako je to na obrázku nižšie?

Nemohli sme to urobiť. Pretože digitálny obvod pracuje v malom prúde, pripojenie logických kolíkov priamo na napájacie napätie alebo zem nie je dobrou voľbou. Pretože priame pripojenie nakoniec zvýši tok prúdu rovnako ako skrat, mohlo by dôjsť k poškodeniu citlivého logického obvodu, čo sa neodporúča. Na riadenie toku prúdu potrebujeme tieto sťahovacie alebo sťahovacie odpory. Pull-up rezistor umožňuje riadený tok prúdu zo zdroja napájacieho napätia do digitálnych vstupných pinov, kde pull-down rezistory môžu efektívne riadiť tok prúdu z digitálnych pinov na zem. Súčasne oba rezistory, pull-down aj pull-up rezistory udržujú digitálny stav buď na nízkej alebo vysokej hodnote.

Kde a ako sa používajú odpory Pull-up a Pull-down

Odkazom na vyššie uvedený obraz mikrokontroléra, kde sú digitálne logické piny skratované so zemou a VCC, by sme mohli zmeniť pripojenie pomocou pull-up a pull-down rezistorov.

Predpokladajme, že potrebujeme predvolený logický stav a chceme zmeniť stav nejakou interakciou alebo externými perifériami, použijeme pull-up alebo pull-down rezistory.

Vyťahovacie rezistory

Ak potrebujeme štandardne vysoký stav a chceme zmeniť stav na nízky pomocou externej interakcie, môžeme použiť Pull-up rezistor ako na obrázku nižšie -

Pin digitálneho logického vstupu P0.5 je možné prepnúť z logiky 1 alebo vysokej na logickú 0 alebo nízku pomocou prepínača SW1. R1 odpor pôsobí ako odpor pull-up. Je pripojený k logickému napätiu zo zdroja napájania 5V. Pokiaľ teda nie je stlačený spínač, logický vstupný kolík má vždy predvolené napätie 5 V alebo je kolík vždy vysoký, kým nie je stlačený spínač a kolík nie je skratovaný k zemi, čo ho logicky nastaví na nízku hodnotu.

Ako sme však uviedli, pin sa nedá priamo skratovať na zem alebo na Vcc, pretože to nakoniec spôsobí poškodenie obvodu z dôvodu skratu, ale v takom prípade sa opäť skratuje na zem pomocou uzavretého spínača. Ale pozorne sa pozrite, v skutočnosti to nie je skrat. Pretože podľa zákona o ohmoch bude v dôsledku odporu proti vyťahovaniu prúdiť malé množstvo prúdu zo zdroja k odporom a spínaču a potom dosiahne zem.

Pokiaľ tento pull-up rezistor nepoužijeme, výstup sa pri stlačení spínača priamo skratuje na zem, na druhej strane, keď bude spínač otvorený, bude kolík logickej úrovne plávať a mohlo by to byť nežiaduce. výsledok.

Vytiahnite rezistor

To isté platí pre Pull-down rezistor. Zvážte nižšie uvedené pripojenie, kde je zobrazený sťahovací rezistor s pripojením

Na vyššie uvedenom obrázku sa deje presne opačná vec. Rozvinovací rezistor R1, ktorý je spojený so zemou alebo 0V. Takto je pin digitálnej logickej úrovne P0.3 predvolený na 0, kým nestlačíte spínač a pin logickej úrovne nestane vysoko. V takom prípade malé množstvo prúdu tečie zo zdroja 5 V na zem pomocou uzavretého spínača a Pull-down rezistora, čím sa zabráni skratu kolíka logickej úrovne so zdrojom 5 V.

Takže pre rôzne obvody na logickej úrovni môžeme použiť odpory Pull-up a Pull-down. Je to najbežnejšie v rôznych zabudovaných hardvéroch, jednodrátových protokolových systémoch, periférnych pripojeniach v mikročipe, Raspberry Pi, Arduino a rôznych zabudovaných sektoroch, ako aj v prípade vstupov CMOS a TTL.

Výpočet skutočných hodnôt pre vyťahovacie a vyťahovacie rezistory

Teraz, keď vieme, ako používať odpor Pull-up a Pull-down, je otázkou, aká bude hodnota týchto odporov? Aj keď v mnohých obvodoch na úrovni digitálnej logiky môžeme vidieť pull-up alebo pull-down rezistory v rozmedzí od 2k do 4,7k. Aká bude ale skutočná hodnota?

Aby sme to pochopili, musíme vedieť, čo je logické napätie? Koľko napätia sa označuje ako logické nízke a koľko sa označuje ako logické vysoké?

Pre rôzne logické úrovne používajú rôzne mikrokontroléry iný rozsah pre logickú hodnotu high a logic low.

Ak vezmeme do úvahy vstup úrovne Transistor-Transistor Logic (TTL), v nasledujúcom grafe bude zobrazené minimálne logické napätie pre vysoké logické určenie a maximálne logické napätie pre detekciu logiky ako 0 alebo nízke.

Ako môžeme vidieť, že v logike TTL, maximálne napätie na logickej 0 je 0.8V. Ak teda poskytneme menej ako 0,8 V, logická úroveň bude prijatá ako 0. Na druhej strane, ak poskytneme viac ako 2 V až maximálnych 5,25 V, logika bude prijatá ako vysoká. Ale pri 0,8 V až 2 V je to prázdna oblasť, pri tomto napätí nie je možné zaručiť, že logika bude akceptovaná ako vysoká alebo nízka. Pre bezpečnú stránku teda v architektúre TTL akceptujeme 0 V až 0,8 V ako nízke a 2 V až 5 V ako vysoké, čo zaručuje, že logické čipy pri tomto medznom napätí rozpoznajú nízke a vysoké hodnoty.

Na určenie hodnoty je vzorec jednoduchý Ohmov zákon. Podľa ohmovho zákona je vzorec

V = I x R R = V / I

V prípade Pull-up rezistora bude V zdrojové napätie - minimálne napätie akceptované ako vysoké.

A prúd bude maximálny prúd potopený logickými kolíkmi.

Takže

R _pull-up = (_napájanie V - V _{H (min)}) / I _umývadlo

Kde V _napájanie je napájacie napätie, V _{H (min)} je minimálne akceptované napätie ako vysoké a I _sink je maximálny prúd znížený o digitálny pin.

To isté platí pre Pull-down rezistor. Ale vzorec má miernu zmenu.

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

Kde (V _{L (max)} je maximálne napätie akceptované ako logická Low a I _zdroj je maximálny prúd získavaný digitálnym pinom.

Praktický príklad

Predpokladajme, že máme logický obvod, kde je napájací zdroj 3,3 V a prijateľné logické vysoké napätie je 3V, a mohli by sme potopiť súčasné maximum 30uA, potom môžeme zvoliť pull-up rezistor pomocou tohto vzorca:

Teraz, keď vezmeme do úvahy ten istý príklad uvedený vyššie, kde obvod prijíma 1 V ako maximálne logické nízke napätie a mohol by napájať až 200 uA prúdu, potom bude Pull-down rezistor,

Viac informácií o pull-up a pull-down rezistoroch

Okrem pridania odporu Pull-up alebo Pull-down moderný mikrokontrolér podporuje interné pull up odpory pre digitálne I / O piny, ktoré sú prítomné vo vnútri jednotky mikrokontroléra. Aj keď v maximálnych prípadoch ide o slabé vytiahnutie, znamená to, že prúd je veľmi nízky.

Často potrebujeme vytiahnuť viac ako 2 alebo 3 digitálne vstupno-výstupné piny, v takom prípade sa použije odporová sieť. Ľahko sa integruje a poskytuje nižší počet pinov.

Nazýva sa to rezistorová sieť alebo rezistory SIP.

Toto je symbol rezistorovej siete. Pin 1 je spojený s rezistorovými pinmi, tento pin musí byť pripojený na VCC pre Pull-Up alebo na zem pre Pull-down účely. Použitím tohto SIP rezistora sú eliminované jednotlivé rezistory, čím sa znižuje počet komponentov a priestor v doske. Je k dispozícii v rôznych hodnotách od niekoľkých ohmov do kiloohmov.