Dra upp och dra ner motståndet

Vad är motstånd?

Motstånd är strömbegränsande enheter och används rikligt i elektronikkretsar och produkter. Det är en passiv komponent som ger motstånd när ström strömmar genom den. Det finns många olika typer av motstånd. Motstånd mäts i Ohm med ett tecken på Ω.

Vad är Pull-up och Pull-Down Resistor och varför behöver vi dem?

Om vi ​​betraktar en digital krets är stiften alltid antingen 0 eller 1. I vissa fall måste vi ändra tillståndet från 0 till 1 eller från 1 till 0. I båda fallen måste vi hålla den digitala stiftet antingen 0 och ändra sedan tillståndet till 1 eller så måste vi hålla det 0 och sedan ändra till 1. I båda fallen behöver vi göra den digitala stiftet antingen ' hög ' eller ' låg ' men det kan inte lämnas flytande.

Så i båda fallen ändras tillståndet enligt nedan.

Om vi ​​nu ersätter högt och lågt värde med det faktiska spänningsvärdet kommer högt att vara den logiska nivån HÖG (kan vi säga 5V) och låg kommer att vara marken eller 0v.

Ett pull-up-motstånd används för att göra det digitala stiftets standardläge som högt eller till logisk nivå (i bilden ovan är det 5V) och ett pull-down-motstånd gör exakt motsatt, det gör standardläget för det digitala stiftet stift som låg (0V).

Men varför behöver vi dessa motstånd istället kan vi ansluta de digitala logiska stiften direkt till logiknivåspänningen eller med marken som bilden nedan?

Vi kunde inte göra det här. Eftersom digital krets fungerar i låg ström är det inte ett bra val att ansluta logiska stift direkt till matningsspänningen eller marken. Eftersom direktanslutning så småningom ökar strömflödet precis som kortslutningen och kan skada den känsliga logiska kretsen, vilket inte är tillrådligt. För att kontrollera strömflödet behöver vi dessa ned- eller uppmotstånd. Ett pull-up-motstånd tillåter kontrollerat strömflöde från matningsspänningskällan till de digitala ingångsstiften, där pull-down-motstånden effektivt kan styra strömflödet från digitala stift till marken. Samtidigt håller båda motstånden, pull-down och pull-up resistors det digitala tillståndet antingen lågt eller högt.

Var och hur man använder pull-up och pull-down motstånd

Genom att hänvisa till ovanstående mikrokontrollerbild, där de digitala logiska stiften är kortslutna med marken och VCC, kan vi ändra anslutningen med hjälp av upp- och neddragningsmotstånd.

Antag att vi behöver ett standardlogiskt tillstånd och vill ändra tillståndet genom någon interaktion eller externa kringutrustning, vi använder ett uppdragnings- eller neddragningsmotstånd.

Uppdragningsresistorer

Om vi ​​behöver det höga tillståndet som standard och vill ändra tillståndet till Låg genom någon extern interaktion kan vi använda Pull-up-motståndet som bilden nedan-

Den digitala logiska ingångsstiftet P0.5 kan växlas från logik 1 eller Hög till logik 0 eller Låg med brytaren SW1. Den R1 motstånd fungerar som en pull-up motstånd. Den är ansluten till den logiska spänningen från matningskällan på 5V. Så när strömbrytaren inte trycks in har den logiska ingångsstiftet alltid en standardspänning på 5V eller så är stiftet alltid högt tills strömbrytaren trycks in och stiftet kortsluts till jord vilket gör det logiskt Lågt.

Men som vi sagt att stiftet inte kan kortslutas direkt till marken eller Vcc eftersom detta så småningom kommer att göra kretsen skadad på grund av kortslutningstillstånd, men i det här fallet kortsluts den igen till marken med hjälp av den stängda omkopplaren. Men titta noga, det blir faktiskt inte kortslutet. Eftersom, enligt ohm-lagen, på grund av uppdragningsmotståndet kommer en liten mängd ström att strömma från källan till motstånden och omkopplaren och sedan nå marken.

Om vi ​​inte använder detta uppdragningsmotstånd kommer utgången att kortslutas direkt till marken när omkopplaren trycks in, å andra sidan, när omkopplaren är öppen kommer den logiska nivån att stifta och kan göra vissa oönskade resultat.

Dra ner motståndet

Samma sak gäller för pull-down-motståndet. Tänk på anslutningen nedan där neddragningsmotståndet visas med anslutningen-

I bilden ovan händer exakt motsatt sak. Den pull-down resistor R1, som är ansluten med marken eller 0V. Således gör den digitala logiknivåstiftet P0.3 som standard 0 tills omkopplaren trycks in och logiknivåstiftet blev högt. I ett sådant fall flyter den lilla mängden ström från 5V-källan till marken med hjälp av den stängda omkopplaren och pull-down-motståndet, vilket förhindrar att logiknivåstiftet kortsluts med 5V-källan.

Så, för olika kretsar på logiknivå, kan vi använda pull-up- och pull-down-motstånd. Det är vanligast i olika inbäddade hårdvaror, ett trådprotokollsystem, perifera anslutningar i ett mikrochip, Raspberry Pi, Arduino och olika inbäddade sektorer samt för CMOS- och TTL-ingångar.

Beräkning av de faktiska värdena för pull-up och pull-down resistors

Nu när vi vet hur man använder pull-up- och pull-down-motståndet, är frågan vad kommer värdet av dessa motstånd att vara? Även om vi i många digitala logiknivåkretsar kan se mot- eller neddragningsmotstånd som sträcker sig från 2k till 4,7k. Men vad blir det verkliga värdet?

För att förstå detta måste vi veta vad som är logisk spänning? Hur mycket spänning kallas Logic low och Hur mycket kallas Logic High?

För olika logiknivåer använder olika mikrokontroller ett annat intervall för logik hög och logisk låg.

Om vi ​​tar hänsyn till en transistor-transistorlogik (TTL) -nivåingång, nedan visas diagrammet den lägsta logiska spänningen för logisk hög bestämning och maximal logisk spänning för att detektera logiken som 0 eller låg.

Som vi kan se är den maximala spänningen för logik 0 för TTL-logiken 0,8V. Så om vi tillhandahåller mindre än 0,8 V kommer logiknivån att accepteras som 0. Å andra sidan, om vi ger mer än 2 V till maximalt 5,25 V kommer logiken att accepteras som Hög. Men vid 0,8V till 2V är det ett tomt område, vid den spänningen kan det inte garanteras att logiken accepteras som hög eller låg. Så för den säkra sidan accepterar vi i TTL-arkitektur 0V till 0,8V som lågt och 2V till 5V som högt, vilket garanteras att låg och hög kommer att kännas igen av logikchipsen vid den marginella spänningen.

För att bestämma värdet är formeln enkel Ohms-lag. Enligt ohmslagen är formeln

V = I x R R = V / I

I fallet med pull-up-motståndet kommer V att vara källspänningen - minsta spänning accepteras som hög.

Och strömmen blir den maximala strömmen som sänks av logikstiftarna.

Så, R _pull-up = (V _matning - V _{H (min)}) / I _sjunka

Där V- _matning är matningsspänningen är V _{H (min) den} minsta accepterade spänningen som Hög, och jag _sjunker är den maximala strömmen som sänks av den digitala stiftet.

Samma sak gäller för pull-down-motståndet. Men formeln har en liten förändring.

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

Där (V _{L (max)} den maximala spänningen accepteras som logisk Låg, och I- _källan är den maximala strömmen från den digitala stiftet.

Praktiskt exempel

Antag att vi har en logisk krets där försörjningskällan är 3,3V och den acceptabla logiska högspänningen är 3V, och vi kan sänka ett strömmaximum på 30uA, då kan vi välja uppdragsmotstånd med formeln så här -

Nu, om vi betraktar samma exempel som nämnts ovan, där kretsen accepterar 1V som den maximala logiska lågspänningen och kan källa upp till 200uA ström så kommer neddragningsmotståndet att vara,

Mer om pull-up och pull-down resistors

Förutom att lägga till Pull-up- eller Pull-down-motstånd stöder moderna mikrokontroller interna pull-up-motstånd för digitala I / O-stift som finns inuti mikrokontroller-enheten. Även om det i maximala fall är en svag uppdragning betyder det att strömmen är mycket låg.

Ofta behöver vi dra upp mer än 2 eller 3 digitala ingångsuttag, i sådant fall används ett motståndsnätverk. Det är enkelt att integrera och ge lägre stiftantal.

Det kallas ett motståndsnätverk eller SIP-motstånd.

Detta är motståndsnätets symbol. Stift 1 är anslutet till motståndsstiften, denna stift måste anslutas vid VCC för uppdragning eller till marken för neddragningsändamål. Genom att använda detta SIP-motstånd elimineras enskilda motstånd vilket minskar komponentantalet och utrymmet i kortet. Den finns i olika värden, allt från få ohm till kilo-ohm.