Vytáhněte a vytáhněte rezistor

Co je to rezistor?

Rezistory jsou zařízení omezující proud a hojně se používají v elektronických obvodech a výrobcích. Jedná se o pasivní součást, která poskytuje odpor, když jím protéká proud. Existuje mnoho různých typů rezistorů. Odpor se měří v Ohm se znaménkem Ω.

Co jsou Pull-up a Pull-Down Resistor a proč je potřebujeme?

Pokud vezmeme v úvahu digitální obvod, kolíky jsou vždy buď 0 nebo 1. V některých případech musíme změnit stav z 0 na 1 nebo z 1 na 0. V obou případech musíme držet digitální kolík buď 0 a poté změňte stav na 1, nebo jej musíme podržet na 0 a poté změnit na 1. V obou případech musíme digitální pin nastavit na „ Vysoký “ nebo „ Nízký “, ale nelze jej ponechat plovoucí.

V každém případě se tedy stav změní, jak je znázorněno níže.

Pokud nyní nahradíme hodnotu High a Low skutečnou hodnotou napětí, pak High bude logická úroveň HIGH (řekněme 5V) a Low bude zem nebo 0v.

Pull-up rezistor se používá k výrobě výchozího stavu digitálního čepu tak vysoko, nebo na logické úrovni (na snímku nahoře je to 5V) a Pull-Down rezistor má přesně opačný, to dělá výchozího stavu digitálního připnout jako nízký (0V).

Ale proč potřebujeme tyto odpory, místo toho bychom mohli připojit digitální logické piny přímo k napětí logické úrovně nebo se zemí, jako je obrázek níže?

To jsme nemohli udělat. Protože digitální obvod pracuje v malém proudu, není připojení logických kolíků přímo na napájecí napětí nebo na zem dobrou volbou. Protože přímé připojení nakonec zvýší tok proudu stejně jako zkrat a mohlo by dojít k poškození citlivého logického obvodu, což se nedoporučuje. K řízení toku proudu potřebujeme ty stahovací nebo vytahovací odpory. Vytahovací rezistor umožňuje řízený tok proudu ze zdroje napájecího napětí do digitálních vstupních kolíků, kde stahovací rezistory mohou účinně řídit tok proudu z digitálních kolíků na zem. Současně oba rezistory, pull-down a pull-up rezistory udržují digitální stav buď nízký nebo vysoký.

Kde a jak používat Pull-up a Pull-down rezistory

Odkázáním na výše uvedený obraz mikrokontroléru, kde jsou digitální logické piny zkratovány se zemí a VCC, bychom mohli změnit připojení pomocí pull-up a pull-down rezistorů.

Předpokládejme, že potřebujeme výchozí logický stav a chceme změnit stav nějakou interakcí nebo externími periferiemi, použijeme pull-up nebo pull-down rezistory.

Vytahovací rezistory

Pokud potřebujeme výchozí stav High a chceme změnit stav na Low nějakou externí interakcí, můžeme použít Pull-up rezistor jako na obrázku níže -

Pin P0.5 digitální logiky lze přepnout z logiky 1 nebo High na logiku 0 nebo Low pomocí přepínače SW1. R1 odpor působí jako odpor pull-up. Je připojen k logickému napětí ze zdroje napájení 5V. Když tedy spínač není stisknutý, logický vstupní kolík má vždy výchozí napětí 5 V nebo je kolík vždy vysoký, dokud není stisknutý spínač a kolík není zkratován k zemi, což je logicky nízké.

Nicméně, jak jsme uvedli, pin nelze přímo zkratovat na zem nebo Vcc, protože to nakonec způsobí poškození obvodu v důsledku zkratu, ale v tomto případě se znovu zkratuje na zem pomocí uzavřeného spínače. Ale pozorně se podívejte, ve skutečnosti se nezkratuje. Protože podle zákona ohmů z důvodu odporu proti vytažení protéká malé množství proudu ze zdroje k rezistorům a spínači a poté dosáhne země.

Pokud tento pull-up rezistor nepoužijeme, výstup se při stisknutí spínače přímo zkratuje na zem, na druhou stranu, když bude spínač rozpojený, bude logická úroveň kolíku plavat a mohla by být nežádoucí. výsledek.

Vytáhněte rezistor

Totéž platí pro Pull-down rezistor. Zvažte níže uvedené připojení, kde je zobrazen stahovací rezistor s připojením

Na obrázku výše se děje přesně opačná věc. Rozvinovací rezistor R1, který je spojen se zemí nebo 0V. Tím se pin digitální logické úrovně P0.3 nastaví jako výchozí hodnota 0, dokud nestisknete spínač a pin logické úrovně se nestane vysoko. V takovém případě malé množství proudu protéká ze zdroje 5 V na zem pomocí uzavřeného spínače a Pull-down rezistoru, čímž brání zkratu pinu logické úrovně se zdrojem 5 V.

Takže pro různé obvody logické úrovně můžeme použít odpory Pull-up a Pull-down. Je to nejběžnější v různých vestavěných hardwarech, jednodrátových protokolových systémech, periferních připojeních v mikročipu, Raspberry Pi, Arduino a různých vestavěných sektorech, stejně jako pro vstupy CMOS a TTL.

Výpočet skutečných hodnot pro pull-up a pull-down rezistory

Nyní, jak víme, jak používat Pull-up a Pull-down rezistor, je otázkou, jaká bude hodnota těchto rezistorů? I když v mnoha obvodech na úrovni digitální logiky můžeme vidět pull-up nebo pull-down rezistory v rozmezí od 2k do 4,7k. Jaká však bude skutečná hodnota?

Abychom tomu porozuměli, musíme vědět, jaké je logické napětí? Kolik napětí se označuje jako Logic low a Kolik se označuje jako Logic High?

Pro různé logické úrovně používají různé mikrokontroléry jiný rozsah pro logickou vysokou a logickou nízkou.

Pokud vezmeme v úvahu vstup úrovně Transistor-Transistor Logic (TTL), níže uvedený graf zobrazí minimální logické napětí pro vysoké stanovení Logic a maximální logické napětí pro detekci logiky jako 0 nebo Low.

Jak můžeme vidět, že v logice TTL, maximální napětí na logické 0 je 0.8V. Pokud tedy poskytneme méně než 0,8 V, logická úroveň bude přijata jako 0. Na druhou stranu, pokud poskytneme více než 2 V až maximálně 5,25 V, logika bude přijata jako vysoká. Ale při 0,8 V až 2 V je to prázdná oblast, při tomto napětí nelze zaručit, že logika bude akceptována jako vysoká nebo nízká. Pro bezpečnou stránku tedy v architektuře TTL přijímáme 0V až 0,8V jako nízké a 2V až 5V jako vysoké, což zaručuje, že logické čipy při tomto mezním napětí rozpoznají nízké a vysoké.

K určení hodnoty je vzorec jednoduchý Ohmův zákon. Podle zákona ohmů je vzorec

V = I x R R = V / I

V případě Pull-up rezistoru bude V zdrojové napětí - minimální napětí přijato jako vysoké.

A proud bude maximální proud potopený logickými kolíky.

Tak, R _pull-up = (_napájení V - V _{H (min)}) / I _potopení

Kde V _napájení je napájecí napětí, V _{H (min)} je minimální akceptované napětí jako High a I _sink je maximální proud potopený digitálním pinem.

Totéž platí pro Pull-down rezistor. Ale vzorec má malou změnu.

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

Kde (V _{L (max)} je maximální napětí přijato jako logická Low a I _zdroj je maximální proud získávaný digitálním kolíkem.

Praktický příklad

Předpokládejme, že máme logický obvod, kde je napájecí zdroj 3,3 V a přijatelné logické vysoké napětí je 3V, a mohli bychom potopit aktuální maximum 30uA, pak můžeme zvolit pull-up rezistor pomocí vzorce jako je tento způsob-

Nyní, vezmeme-li v úvahu stejný příklad uvedený výše, kde obvod přijímá 1 V jako maximální logické nízké napětí a může dodávat až 200 uA proudu, pak bude Pull-down rezistor,

Více informací o vytahovacích a vytahovacích rezistorech

Kromě přidání Pull-up nebo Pull-down rezistoru moderní mikrokontrolér podporuje interní pull up odpory pro digitální I / O piny, které jsou přítomny uvnitř jednotky mikrokontroléru. I když v maximálních případech jde o slabý tah, znamená to, že proud je velmi nízký.

Často potřebujeme vytáhnout více než 2 nebo 3 digitální vstupně-výstupní piny, v takovém případě se použije odporová síť. Snadno se integruje a poskytuje nižší počet pinů.

Říká se tomu rezistorová síť nebo rezistory SIP.

Toto je symbol rezistorové sítě. Pin 1 je spojen s piny rezistoru, tento pin musí být připojen na VCC pro Pull-Up nebo na zem pro účely Pull-down. Použitím tohoto SIP rezistoru jsou eliminovány jednotlivé rezistory, čímž se snižuje počet komponent a prostor v desce. Je k dispozici v různých hodnotách, od několika ohmů po kiloohmy.