Traieu la resistència cap amunt i cap avall

Què és Resistor?

Les resistències són dispositius de limitació de corrent, que s’utilitzen abundantment en circuits i productes electrònics. És un component passiu que proporciona resistència quan hi circula corrent. Hi ha molts tipus diferents de resistències. La resistència es mesura en Ohm amb un signe de Ω.

Què són les resistències pull-up i pull-down i per què les necessitem?

Si considerem un circuit digital, els pins sempre són 0 o 1. En alguns casos, hem de canviar l'estat de 0 a 1 o d'1 a 0. En qualsevol cas, hem de mantenir el pin digital 0 i després canvieu l'estat a 1 o hem de mantenir-lo 0 i després canvieu a 1. En ambdós casos, hem de fer que el pin digital sigui " Alt " o " Baix ", però no es pot deixar flotant.

Per tant, en cada cas, l’estat canvia com es mostra a continuació.

Ara bé, si substituïm el valor alt i baix pel valor de voltatge real, l’alt serà el nivell lògic ALT (diguem-ne 5V) i el baix serà el sòl o 0v.

Es fa servir una resistència pull-up per fer que l’estat predeterminat del pin digital sigui Alt o al nivell lògic (a la imatge superior és de 5V) i una resistència pull-down fa exactament el contrari, fa que l’estat per defecte del digital fixa com a Baixa (0V).

Però, per què necessitem aquestes resistències, en canvi, podríem connectar els pins lògics digitals directament a la tensió del nivell lògic o amb la terra com la imatge següent?

Bé, no podríem fer això. Com que el circuit digital funciona a baix corrent, no és una bona opció connectar els pins lògics directament a la tensió d’alimentació o a terra. Com que la connexió directa eventualment augmenta el flux de corrent igual que el curtcircuit i podria danyar el circuit lògic sensible, cosa que no és recomanable. Per controlar el flux de corrent, necessitem aquestes resistències desplegables o de pujada. Una resistència de tracció permet un flux de corrent controlat des de la font de tensió d’alimentació cap als pins d’entrada digitals, on les resistències de tracció poden controlar eficaçment el flux de corrent dels pins digitals a terra. Al mateix temps, les dues resistències, les resistències desplegables i les desplegables mantenen l'estat digital baix o alt.

On i com utilitzar les resistències pull-up i pull-down

Si fem referència a la imatge del microcontrolador anterior, on els pins lògics digitals estan en curtcircuit amb la terra i el VCC, podríem canviar la connexió mitjançant resistències pull-up i pull-down.

Suposem que necessitem un estat lògic per defecte i volem canviar l’estat per part d’alguns perifèrics externs o d’interacció, utilitzem resistències pull-up o pull-down.

Resistències de tracció

Si per defecte necessitem l’estat elevat i volem canviar l’estat a Baix per alguna interacció externa, podem utilitzar la resistència Pull-up com la imatge següent-

El pin d’entrada de la lògica digital P0.5 es pot alternar de la lògica 1 o Alta a la lògica 0 o Baixa mitjançant l’interruptor SW1. La resistència R1 actua com una resistència de tracció. Està connectat amb la tensió lògica de la font d'alimentació de 5V. Per tant, quan no es prem l’interruptor, el pin d’entrada lògic sempre té un voltatge per defecte de 5V o el pin sempre és alt fins que es pressiona l’interruptor i el pin es queda curt a terra, cosa que fa que sigui lògic baix.

Tanmateix, ja que hem afirmat que el pas no es pot curtcircuitar directament cap a terra o Vcc, ja que eventualment farà que el circuit es faci malbé a causa de l'estat del curtcircuit, però en aquest cas, es torna a curtcircuitar a terra mitjançant l'interruptor tancat. Però, fixeu-vos bé, en realitat no s’aconsegueix un curtcircuit. Com que, segons la llei d’ohms, a causa de la resistència a la tracció, una petita quantitat de corrent fluirà des de la font cap a les resistències i l’interruptor i arribarà a terra.

Si no fem servir aquesta resistència de pujada, la sortida quedarà directament curta a terra quan es pressiona l’interruptor, en canvi, quan l’interruptor estarà obert, el pin de nivell lògic flotarà i pot fer que sigui indesitjable resultat.

Resistència de baixada

El mateix passa amb la resistència desplegable. Penseu en la connexió següent on es mostra la resistència desplegable amb la connexió-

A la imatge anterior, passa exactament el contrari. La resistència desplegable R1 connectada a terra o 0V. Així, fent que el pin de nivell de lògica digital P0.3 sigui 0 per defecte fins que es prem el commutador i el pin de nivell de lògica es va elevar. En aquest cas, la petita quantitat de corrent flueix des de la font de 5V cap a terra mitjançant l’interruptor tancat i la resistència desplegable, de manera que s’evita que el pin de nivell lògic sigui curtcircuitat amb la font de 5V.

Per tant, per a diversos circuits de nivell lògic, podem utilitzar resistències Pull-up i Pull-down. És més comú en diversos maquinaris incrustats, un sistema de protocol per cable, connexions perifèriques en un microxip, Raspberry Pi, Arduino i diversos sectors incrustats, així com per a les entrades CMOS i TTL.

Càlcul dels valors reals de les resistències pull-up i pull-down

Ara, com sabem utilitzar les resistències de tracció i pujada, la pregunta és quin serà el valor d’aquestes resistències? Tot i que, en molts circuits de nivell de lògica digital, podem veure resistències pull-up o pull-down que van des de 2k fins a 4,7k. Però, quin serà el valor real?

Per entendre-ho, hem de saber quin és el voltatge lògic? Quanta tensió es coneix com a lògica baixa i Quant es denomina lògica alta?

Per a diversos nivells lògics, diversos microcontroladors utilitzen un rang diferent per a la lògica alta i la lògica baixa.

Si considerem una entrada de nivell de transistor-transistor lògic (TTL), a sota del gràfic es mostrarà el voltatge lògic mínim per a la determinació lògica alta i el voltatge lògic màxim per detectar la lògica com a 0 o baix.

Com podem veure, que per a la lògica TTL, la tensió màxima per a la lògica 0 és de 0,8V. Per tant, si proporcionem menys de 0,8 V, el nivell lògic s’acceptarà com a 0. En canvi, si proporcionem més de 2 V al màxim de 5,25 V, la lògica s’acceptarà com a Alta. Però a 0,8V a 2V, és una regió en blanc, a aquesta tensió no es pot garantir que la lògica s’acceptarà com a alta o baixa. Per tant, per a un costat segur, a l’arquitectura TTL, acceptem de 0V a 0,8V com a baix i de 2V a 5V com a alt, cosa que garanteix que els xips lògics a aquest voltatge marginal reconeixeran el baix i l’alt.

Per determinar el valor, la fórmula és la llei d’Ohms simple. Segons la llei d’ohms, la fórmula és

V = I x R R = V / I

En el cas de la resistència Pull-up, la V serà la tensió de la font; tensió mínima acceptada com a Alta.

I el corrent serà el corrent màxim enfonsat pels pins lògics.

Tan, R _pull-up = (_{subministrament en} V - V _{H (min)}) / I _enfonsament

Quan l’ _{alimentació en} V és la tensió d’alimentació, V _{H (mínim)} és el voltatge mínim acceptat com a Alt, i l’ _enfonsament és el corrent màxim enfonsat pel pin digital.

El mateix s'aplica a la resistència desplegable. Però la fórmula té un lleuger canvi.

R _pull-up = (V _{L (màxim)} - 0) / I _font

On (V _{L (màxim)} s’accepta la tensió màxima com a lògica Baixa, i la _font I és el corrent màxim que prové el pin digital.

Exemple pràctic

Suposem que tenim un circuit lògic on la font de subministrament és de 3,3 V i l’alta tensió lògica acceptable és de 3 V, i podríem enfonsar un màxim de corrent de 30 uA, llavors podem triar la resistència de tracció utilitzant la fórmula així

Ara bé, si tenim en compte el mateix exemple que es va esmentar anteriorment, on el circuit accepta 1V com a lògica màxima de baixa tensió i podria generar fins a 200uA de corrent, la resistència desplegable serà,

Més informació sobre les resistències pull-up i pull-down

A més d’afegir resistències pull-up o pull-down, els microcontroladors actuals admeten resistències internes de pujada per als pins d'E / S digitals presents a la unitat de microcontroladors. Tot i que, en el màxim de casos, es produeix una pujada feble, significa que el corrent és molt baix.

Sovint, necessitem tirar cap amunt per més de 2 o 3 pins digitals d’entrada-sortida, en aquest cas s’utilitza una xarxa de resistències. És fàcil d’integrar i proporciona un menor nombre de pins.

Es denomina xarxa de resistències o resistències SIP.

Aquest és el símbol de la xarxa de resistències. El pin 1 està connectat amb els pins de la resistència; aquest pin ha de connectar-se a VCC per Pull-Up o a terra per a fins Pull-down. En utilitzar aquesta resistència SIP, s’eliminen les resistències individuals, reduint així el recompte de components i l’espai a la placa. Està disponible en diversos valors, que van des de pocs ohms fins a quilos-ohms.