Húzza fel és húzza le az ellenállást

Mi az ellenállás?

Az ellenállások áramkorlátozó készülékek, amelyeket rengeteg elektronikai áramkörben és termékben használnak. Ez egy passzív alkatrész, amely ellenállást biztosít, ha áram áramlik át rajta. Sokféle ellenállás létezik. Az ellenállást Ohm-ban mérjük Ω előjellel.

Mi az a felhúzható és lehúzható ellenállás, és miért van szükségünk rájuk?

Ha digitális áramkört veszünk figyelembe, akkor a csapok mindig 0 vagy 1 értékek lehetnek. Bizonyos esetekben az állapotot 0-ról 1-re vagy 1-ről 0-ra kell változtatnunk. Mindkét esetben meg kell tartanunk a digitális tűt 0 majd változtassa meg az állapotot 1-re, vagy 0-nak kell tartanunk, majd 1-re kell állítanunk. Mindkét esetben a digitális csapot vagy „ magas ”, vagy „ alacsony ” értékre kell állítanunk, de nem lehet lebegni.

Tehát minden esetben az állapot az alábbiak szerint változik.

Most, ha a Magas és Alacsony értéket kicseréljük a tényleges feszültségértékre, akkor a Magas lesz a logikai szint HIGH (mondjuk 5V), az Alacsony pedig a föld vagy 0v.

A felhúzási ellenállást használják arra, hogy a digitális tű alapértelmezett állapotát magasra vagy logikai szintre állítsák (a fenti képen 5 V), a lehúzható ellenállással pedig éppen ellenkezőleg, ez teszi a digitális tű, mint alacsony (0V).

De miért van szükség ezekre az ellenállásokra, ehelyett a digitális logikai csapokat közvetlenül a logikai szint feszültségéhez vagy a földhöz köthetjük, mint az alábbi kép?

Nos, ezt nem tehettük meg. Mivel a digitális áramkör alacsony áram mellett működik, a logikai csapok közvetlen csatlakoztatása a tápfeszültséghez vagy a földhöz nem jó választás. Mivel a közvetlen kapcsolat végül megnöveli az áramlást, mint a rövidzárlat, és károsíthatja az érzékeny logikai áramkört, ami nem tanácsos. Az áramlás szabályozásához szükségünk van azokra a lehúzható vagy felhúzható ellenállásokra. A felhúzási ellenállás lehetővé teszi a vezérelt áram áramlását a tápfeszültség forrásától a digitális bemeneti csapokig, ahol a lehúzható ellenállások hatékonyan szabályozhatják a digitális csapoktól a földig terjedő áramot. Ugyanakkor mind az ellenállások, mind a lehúzható és a felhúzható ellenállások alacsony vagy magas állapotban tartják a digitális állapotot.

Hol és hogyan kell használni a felhúzható és lehúzható ellenállásokat

A fenti mikrokontroller képre hivatkozva, ahol a digitális logikai csapok rövidzárlatosak a talajjal és a VCC-vel, a felhúzható és lehúzható ellenállások segítségével megváltoztathatnánk a kapcsolatot.

Tegyük fel, hogy szükségünk van egy alapértelmezett logikai állapotra, és valamilyen interakcióval vagy külső perifériákkal akarjuk megváltoztatni az állapotot, felhúzható vagy lehúzható ellenállásokat használunk.

Felhúzható ellenállások

Ha alapértelmezés szerint a magas állapotra van szükségünk, és valamilyen külső interakcióval alacsonyra akarjuk változtatni az állapotot, használhatjuk a Pull-up ellenállást, mint az alábbi kép-

A P0.5 digitális logikai bemeneti tű az SW1 kapcsolóval kapcsolható az 1. vagy a Magas logikáról a 0 vagy Alacsony logikára. Az R1 ellenállás felhúzási ellenállásként működik. Az 5 V tápforrás logikai feszültségével van összekötve. Tehát, ha a kapcsolót nem nyomják meg, akkor a logikai bemeneti tüskének alapértelmezett feszültsége mindig 5 V, vagy a tű mindig magas, amíg a kapcsolót megnyomják, és a csap nincs testzárlattal, logikussá téve azt.

Mivel azonban kijelentettük, hogy a csapot nem lehet közvetlenül rövidzárlatba hozni a földhöz vagy a Vcc-hez, mivel ez végül a rövidzárlat állapota miatt megsérti az áramkört, de ebben az esetben a zárt kapcsoló segítségével ismét rövidzárlatot mutat a földhöz. De gondosan nézze meg, valójában nem rövidül meg. Mivel az ohmos törvény szerint a felhúzási ellenállás miatt egy kis áram áramlik a forrásból az ellenállásokba és a kapcsolóba, majd eléri a földet.

Ha nem használjuk ezt a felhúzási ellenállást, akkor a kimenet közvetlenül a földhöz záródik, amikor a kapcsolót megnyomják, másrészt, amikor a kapcsoló nyitva van, a logikai szint csapja lebeg, és nemkívánatos lehet eredmény.

Húzza le az ellenállást

Ugyanez igaz a lehúzható ellenállásra is. Vegye figyelembe az alábbi csatlakozást, ahol a lehúzható ellenállás látható a csatlakozással -

A fenti képen éppen ellenkezőleg történik. Az R1 lehúzható ellenállás, amely a földdel vagy 0 V-val van összekötve. Így a P0.3 digitális logikai szintű csapot alapértelmezett 0-ká téve, amíg a kapcsolót megnyomják és a logikai szint csapja nem lesz magas. Ebben az esetben az áram kis mennyisége az 5 V-os forrásból a földre áramlik a zárt kapcsoló és a lehúzható ellenállás segítségével, megakadályozva ezzel a logikai szint csapjának rövidzárlatát az 5 V-os forrásnál.

Tehát a különféle logikai szintű áramkörökhöz felhúzható és lehúzható ellenállásokat használhatunk. Leggyakrabban különféle beágyazott hardverekben, egy vezetékes protokollrendszerben, perifériás kapcsolatokban mikrochipben, Raspberry Pi, Arduino és különféle beágyazott szektorokban, valamint CMOS és TTL bemeneteknél.

A felhúzható és lehúzható ellenállások tényleges értékeinek kiszámítása

Most, hogy tudjuk, hogyan kell használni a felhúzás és lehúzás ellenállást, a kérdés az, hogy mi lesz ezeknek az ellenállásoknak az értéke? Bár sok digitális logikai szintű áramkörben láthatunk 2k-tól 4,7k-ig terjedő húzó- vagy lehúzó ellenállásokat. De mi lesz a tényleges érték?

Ennek megértéséhez tudnunk kell, mi a logikai feszültség? Mennyi feszültséget logikai alacsonynak és mennyit logikai magasnak nevezünk?

Különböző logikai szinteknél a különféle mikrovezérlők eltérő tartományt használnak a magas és alacsony logikai értékeknél.

Ha figyelembe vesszük a tranzisztor-tranzisztor logika (TTL) szint bemenetét, akkor az alábbi grafikonon a logikai magas meghatározás minimális logikai feszültsége és a logika detektálásához szükséges maximális logikai feszültség 0 vagy alacsony értéket mutat.

Mint látjuk, hogy a TTL logika, a maximális feszültség logikai 0 0.8V. Tehát, ha 0,8 V- nál kisebb értéket adunk meg, akkor a logikai szintet 0-nak fogadjuk el. Másrészt, ha 2 V-nál nagyobb értéket adunk a maximális 5,25 V-ig, akkor a logikát magasnak fogadjuk el. De 0,8 V-tól 2 V-ig ez egy üres terület, ennél a feszültségnél nem garantálható, hogy a logikát magasnak vagy alacsonynak fogadják el. Tehát a biztonság kedvéért: A TTL architektúrában 0–0,8 V-ot fogadunk el alacsonynak, 2 V-ot pedig 5 V-nak mint magasat, ami garantálja, hogy a logikai chipek felismerik az alacsony és a magas értéket ezen a határfeszültségen.

Az érték meghatározásához a képlet egyszerű Ohm törvény. Az ohmos törvény szerint a képlet az

V = I x R R = V / I

A felhúzható ellenállás esetén a V lesz a forrásfeszültség - a minimális feszültséget magasnak fogadják el.

És az áram lesz a maximális áram, amelyet a logikai csapok süllyesztenek el.

Így, R _felhúzás = (V _táp - V _{H (perc)}) / _elsüllyedek

Ahol a V _táp a tápfeszültség, a V _{H (min)} a minimálisan elfogadott feszültség, mint a Magas, és az I _süllyedés a maximális áram, amelyet a digitális csap elnyel.

Ugyanez vonatkozik a lehúzható ellenállásra is. De a képletnek van egy kis változása.

R _felhúzás = (V _{L (max)} - 0) / I _forrás

Ahol (V _{L (max)} a maximális feszültséget logikailag alacsonynak tekintik, az I _forrás pedig a digitális tű által szolgáltatott maximális áram.

Gyakorlati példa

Tegyük fel, hogy van egy logikai áramkörünk, ahol a tápforrás 3,3 V és az elfogadható logikai nagyfeszültség 3 V, és maximum 30uA áramot tudunk süllyeszteni, majd a következő képlettel választhatjuk meg a felhúzási ellenállást-

Most, Ha figyelembe vesszük ugyanazt a példát a fenti, ahol az áramkör fogadja 1V a maximális logikai Kisfeszültségű tudta forrás legfeljebb 200uA aktuális akkor a Pull-down ellenállás lesz,

További információ a felhúzható és lehúzható ellenállásokról

A felhúzható vagy lehúzható ellenállás hozzáadása mellett a modern mikrokontroller támogatja a belső felhúzási ellenállásokat a mikrovezérlő egység belsejében lévő digitális I / O csapokhoz. Bár maximális esetben ez gyenge felhúzás, ez azt jelenti, hogy az áram nagyon alacsony.

Gyakran több mint 2 vagy 3 digitális bemeneti-kimeneti tűre van szükségünk, ebben az esetben ellenállási hálózatot használunk. Könnyű integrálni és biztosítani az alsó csapszámot.

Ellenállás-hálózatnak vagy SIP-ellenállásoknak hívják.

Ez az ellenállás háló szimbóluma. Az 1. érintkező az ellenállás csapjaival van összekötve, ezt a csapot a VCC-n kell felhúzni a felhúzáshoz, vagy a földhöz a lehúzás céljából. Ennek a SIP ellenállásnak az alkalmazásával az egyes ellenállások kiküszöbölődnek, így csökken az alkatrészek száma és a hely a táblában. Különböző értékekben kapható, néhány ohmtól a kilo-ohmig.