Patraukite rezistorių aukštyn ir žemyn

Kas yra rezistorius?

Rezistoriai yra srovės ribotuvai, kurie yra gausiai naudojami elektronikos grandinėse ir gaminiuose. Tai yra pasyvus komponentas, užtikrinantis pasipriešinimą, kai srovė juo teka. Yra daug skirtingų rezistorių tipų. Varža matuojama omais su Ω ženklu.

Kas yra „Pull-up“ ir „Pull-Down“ rezistorius ir kam jie mums reikalingi?

Jei atsižvelgsime į skaitmeninę grandinę, kaiščiai visada bus 0 arba 1. Kai kuriais atvejais turime pakeisti būseną nuo 0 iki 1 arba nuo 1 iki 0. Bet kuriuo atveju skaitmeninį kaištį turime laikyti arba 0 tada pakeiskite būseną į 1, arba mes turime ją laikyti 0 ir tada pakeisti į 1. Abiem atvejais skaitmeninį kaištį turime padaryti „ aukštu “ arba „ mažu “, bet jo negalima palikti plaukiojančio.

Taigi kiekvienu atveju būsena pasikeičia, kaip parodyta žemiau.

Dabar, jei pakeisime aukštą ir žemą vertes faktine įtampos verte, tada aukštas bus loginis lygis HIGH (sakykime, 5 V), o žemas - žemė arba 0 v.

„ Pull-up“ rezistorius naudojamas numatytam skaitmeninio kaiščio būsenui nustatyti kaip aukštam arba iki loginio lygio (aukščiau pateiktame paveikslėlyje jis yra 5 V), o „ pull-down“ rezistorius veikia visiškai priešingai, jis daro numatytąją skaitmeninės būsenos būseną kaištis kaip žemas (0V).

Bet kodėl mums reikalingi tie rezistoriai, mes galėtume tiesiogiai prijungti skaitmeninės logikos kaiščius prie logikos lygio įtampos arba su žeme, kaip žemiau pateiktame paveikslėlyje?

Na, mes negalėjome to padaryti. Kadangi skaitmeninė grandinė veikia esant silpnai srovei, loginių kaiščių prijungimas tiesiai prie maitinimo įtampos ar žemės nėra tinkamas pasirinkimas. Tiesioginis ryšys ilgainiui padidina srovės srautą, kaip ir trumpasis jungimas, ir gali sugadinti jautrią loginę grandinę, kuri yra nepatartina. Norint kontroliuoti srovės srautą, mums reikia tų ištraukiamų arba pakeliamų rezistorių. Ištraukimo rezistorius leidžia valdyti srovės srautą iš maitinimo įtampos šaltinio į skaitmeninius įvesties kaiščius, kur ištraukiami rezistoriai galėtų efektyviai valdyti srovės srautą iš skaitmeninių kaiščių į žemę. Tuo pačiu metu abu rezistoriai, traukiamieji ir traukiamieji rezistoriai turi žemą arba aukštą skaitmeninę būseną.

Kur ir kaip naudoti „Pull-up“ ir „Pull-down“ rezistorius

Remdamiesi aukščiau pateiktu mikrovaldiklio vaizdu, kai skaitmeninės logikos kaiščiai yra sutrumpinti su žeme ir VCC, mes galėtume pakeisti ryšį naudodami traukimo ir nuleidimo rezistorius.

Tarkime, kad mums reikia numatytosios loginės būsenos ir norime pakeisti būseną sąveikaujant ar išoriniams periferiniams įrenginiams, mes naudojame pritraukiamuosius arba nuimamuosius rezistorius.

Ištraukiami rezistoriai

Jei mums reikalinga aukšta būsena kaip numatytoji ir norime pakeisti būseną į žemą, naudojant tam tikrą išorinę sąveiką, galime naudoti „ Pull-up“ rezistorių, kaip žemiau pateiktame paveikslėlyje.

Skaitmeninės logikos įvesties kaištį P0.5 galima perjungti iš logikos 1 arba Aukšto į logiką 0 arba Žemas, naudojant jungiklį SW1. R1 rezistorius veikia kaip ištraukiama iki rezistorius. Jis sujungtas su logine įtampa iš 5 V maitinimo šaltinio. Taigi, kai jungiklis nėra paspaustas, loginio įvesties kaiščio numatytoji įtampa visada yra 5 V arba kaištis visada yra aukštas, kol jungiklis paspaudžiamas ir kaištis yra trumpas, kad žemė būtų logiška.

Tačiau, kaip mes pareiškėme, kad kaiščio negalima tiesiogiai sutrumpinti iki žemės ar Vcc, nes tai galiausiai sugadins grandinę dėl trumpojo jungimo būklės, tačiau šiuo atveju jis vėl patenka į žemę, naudodamas uždarą jungiklį. Bet, atidžiai pažiūrėkite, tai iš tikrųjų nėra trumpas. Kadangi pagal omų dėsnį dėl atsparumo traukimui iš šaltinio į rezistorius ir jungiklį tekės nedidelis srovės kiekis, kuris tada pasieks žemę.

Jei nenaudosime šio prisitraukimo rezistoriaus, paspaudus jungiklį, išėjimas bus trumpai sujungtas su žeme, kita vertus, kai jungiklis bus atidarytas, loginio lygio kaištis bus plūduriuojantis ir gali sukelti nepageidaujamą poveikį rezultatas.

Ištraukite varžą

Tas pats pasakytina ir apie ištraukiamą rezistorių. Apsvarstykite žemiau pateiktą jungtį, kur parodomas ištraukimo rezistorius su jungtimi.

Aukščiau pateiktame paveikslėlyje vyksta visiškai priešingas dalykas. Išskleidžiamo rezistorius R1, kuris yra prijungtas su žeme arba 0V. Taigi skaitmeninis logikos lygio kaištis P0.3 bus numatytasis 0, kol bus paspaustas jungiklis ir loginio lygio kaištis taps aukštas. Tokiu atveju nedidelis srovės kiekis teka iš 5V šaltinio į žemę, naudojant uždarą jungiklį ir ištraukimo varžą, todėl loginio lygio kaištis negali sutrumpėti 5V šaltiniu.

Taigi įvairioms loginio lygio grandinėms galime naudoti „Pull-up“ ir „Pull-down“ rezistorius. Tai dažniausiai naudojama įvairiose įterptose aparatūrose, vieno laido protokolo sistemoje, periferinėse jungtyse mikroschemoje, „Raspberry Pi“, „Arduino“ ir įvairiuose įterptuosiuose sektoriuose, taip pat CMOS ir TTL įėjimuose.

Skaičiuojant tikrąsias ištraukiamų ir nuleidžiamų rezistorių vertes

Dabar, kai mes žinome, kaip naudoti „Pull-up“ ir „Pull-down“ rezistorius, kyla klausimas, kokia bus tų rezistorių vertė? Nors daugelyje skaitmeninės logikos lygių grandinių galime pamatyti pakeliamus arba traukiamus rezistorius nuo 2k iki 4.7k. Bet kokia bus tikroji vertė?

Norėdami tai suprasti, turime žinoti, kokia yra loginė įtampa? Kiek įtampa vadinama „Logic Low“ ir kiek - „Logic High“?

Įvairiems logikos lygiams įvairūs mikrovaldikliai naudoja skirtingą logikos aukštumo ir žemos logikos diapazoną.

Jei atsižvelgsime į tranzistoriaus-tranzistoriaus logikos (TTL) įvestį, žemiau esančiame grafike bus parodyta minimali loginė įtampa, kai logika yra aukšta, ir didžiausia loginė įtampa, nustatant logiką, yra 0 arba žema.

Kaip matome, kad TTL logika, maksimalus logika 0 įtampa yra 0.8V. Taigi, jei pateiksime mažiau nei 0,8 V, loginis lygis bus priimtas kaip 0. Kita vertus, jei mes pateiksime daugiau nei 2 V iki didžiausio 5,25 V, logika bus priimta kaip aukšta. Tačiau esant 0,8–2 V įtampai, jis yra tuščias regionas, esant tokiai įtampai negalima garantuoti, kad logika bus priimta kaip aukšta arba žema. Taigi, saugiai kalbant, TTL architektūroje mes priimame 0–0,8 V kaip žemą, o 2–5 V - kaip aukštą, o tai garantuoja, kad žemą ir aukštą atpažins loginiai lustai esant šiai ribinei įtampai.

Norėdami nustatyti vertę, formulė yra paprastas Ohmo dėsnis. Pagal omų dėsnį formulė yra

V = I x R R = V / I

Pull-up rezistoriaus atveju V bus šaltinio įtampa - minimali įtampa, priimta kaip aukšta.

Srovė bus didžiausia, kurią nuleis loginiai kaiščiai.

Taigi, R _{prisitraukimas} = (V _tiekimas - V _{H (min)}) / Aš _nugrimztu

Kur V _maitinimas yra maitinimo įtampa, V _{H (min)} yra mažiausia priimta įtampa kaip aukšta, o aš _kriauklė yra didžiausia srovė, kurią nuleido skaitmeninis kaištis.

Tas pats pasakytina ir apie ištraukiamą rezistorių. Bet formulė šiek tiek pakinta.

R _{prisitraukimas} = (V _{L (max)} - 0) / I _šaltinis

Kur (V _{L (max)} didžiausia įtampa priimama kaip logiška maža, o I _šaltinis yra didžiausia srovė, gaunama iš skaitmeninio kaiščio.

Praktinis pavyzdys

Tarkime, kad mes turime loginę grandinę, kurioje maitinimo šaltinis yra 3,3 V, o priimtina loginė aukšta įtampa yra 3 V, ir mes galime nuskandinti maksimalią 30uA srovę, tada galime pasirinkti traukimo rezistorių naudodami tokią formulę:

Dabar, jei atsižvelgsime į tą patį pirmiau pateiktą pavyzdį, kai grandinė 1V priima kaip didžiausią loginę žemos įtampos logiką ir gali gauti iki 200uA srovės, tada ištraukiamasis rezistorius bus,

Daugiau apie „Pull-Up“ ir „Pull-Down“ rezistorius

Šiuolaikinių laikų mikrovaldiklis palaiko ne tik „Pull-up“ ar „Pull-down“ rezistorių, bet ir vidinių rezistorių skaitmeniniams įvesties / išvesties kaiščiams, esančius mikrovaldiklio bloke. Nors maksimaliais atvejais tai yra silpnas traukimas, tai reiškia, kad srovė yra labai maža.

Dažnai mums reikia pritraukti daugiau nei 2 ar 3 skaitmeninius įvesties-išvesties kaiščius, tokiu atveju naudojamas rezistorių tinklas. Tai lengva integruoti ir pateikti mažesnį kaiščių skaičių.

Jis vadinamas rezistorių tinklu arba SIP rezistoriais.

Tai yra rezistoriaus tinklo simbolis. 1 kaištis yra sujungtas su rezistoriaus kaiščiais, šį kaištį reikia prijungti prie VCC, kad būtų galima ištraukti, arba prie žemės, kad būtų galima ištraukti žemyn. Naudojant šį SIP rezistorių, atskiri rezistoriai pašalinami, taip sumažinant komponentų skaičių ir erdvę lentoje. Jį galima įsigyti įvairiomis vertėmis, nuo kelių omų iki kilogramų omų.