Trekk opp og dra ned motstanden

Hva er motstand?

Motstander er strømbegrensende enheter og brukes rikelig i elektronikkretser og produkter. Det er en passiv komponent som gir motstand når strømmen strømmer gjennom den. Det er mange forskjellige typer motstander. Motstand måles i Ohm med et tegn på Ω.

Hva er pull-up og pull-down motstand, og hvorfor trenger vi dem?

Hvis vi vurderer en digital krets, er pinnene alltid enten 0 eller 1. I noen tilfeller må vi endre tilstanden fra 0 til 1 eller fra 1 til 0. I begge tilfeller må vi holde den digitale pinnen enten 0 og endre deretter tilstanden til 1 eller vi trenger å holde den 0 og deretter endre til 1. I begge tilfeller må vi lage den digitale pinnen enten ' Høy ' eller ' Lav ', men den kan ikke la seg flyte.

Så i hvert tilfelle blir staten endret som vist nedenfor.

Nå, hvis vi erstatter Høy og Lav verdi med den faktiske spenningsverdien, vil Høy være det logiske nivået HØY (la oss si 5V) og Lav vil være bakken eller 0v.

En opptrekksmotstand brukes til å gjøre standardtilstanden til den digitale pinnen som høy eller til det logiske nivået (i bildet ovenfor er det 5V), og en nedtrekkbar motstand gjør nøyaktig motsatt, det gjør standardtilstanden til den digitale pin som Lav (0V).

Men hvorfor trenger vi disse motstandene i stedet for at vi kan koble de digitale logikkpinnene direkte til den logiske nivåspenningen eller med bakken som bildet nedenfor?

Vi kunne ikke gjøre dette. Siden digital krets fungerer i lav strøm, er det ikke et godt valg å koble logikkpinnene direkte til forsyningsspenningen eller bakken. Da direkte tilkobling til slutt øker strømmen akkurat som kortslutningen, og kan skade den følsomme logikkretsen som ikke er tilrådelig. For å kontrollere strømmen trenger vi de nedtrekkbare eller trekkbare motstandene. En opptrekksmotstand tillater kontrollert strømstrøm fra forsyningsspenningskilde til de digitale inngangspinnene, der nedtrekkingsmotstandene effektivt kan kontrollere strømstrømmen fra digitale pinner til bakken. Samtidig holder begge motstandene, nedtrekks- og opptrekksmotstandene den digitale tilstanden enten lav eller høy.

Hvor og hvordan du bruker pull-up og pull-down motstand

Ved å referere til ovennevnte mikrokontrollerbilde, hvor de digitale logikkpinnene er kortsluttet med bakken og VCC, kan vi endre tilkoblingen ved hjelp av opptrekks- og nedtrekkingsmotstand.

Anta at vi trenger en standard logisk tilstand og ønsker å endre tilstanden ved noen interaksjoner eller eksterne periferiutstyr, vi bruker en pull-up eller pull-down motstand.

Opptrekkmotstander

Hvis vi trenger høy tilstand som standard og vil endre tilstanden til Lav ved hjelp av ekstern interaksjon, kan vi bruke Pull-up-motstanden som bildet nedenfor-

Den digitale logiske inngangspinnen P0.5 kan veksles fra logikk 1 eller høy til logikk 0 eller lav ved å bruke bryteren SW1. Den R1 motstand virker som en pull-up-motstand. Den er koblet til den logiske spenningen fra forsyningskilden på 5V. Så når bryteren ikke trykkes, har den logiske inngangspinnen alltid en standard spenning på 5V, eller pinnen er alltid høy til bryteren trykkes og pinnen er kortsluttet til bakken, noe som gjør den til logisk lav.

Imidlertid, som vi uttalte at pinnen ikke kan kortsluttes direkte til bakken eller Vcc, da dette til slutt vil gjøre kretsen skadet på grunn av kortslutningstilstand, men i dette tilfellet blir den igjen kortsluttet til bakken ved hjelp av den lukkede bryteren. Men se nøye, det blir faktisk ikke kortsluttet. Fordi, i henhold til ohmsloven, på grunn av opptrekksmotstanden, vil en liten mengde strøm strømme fra kilden til motstandene og bryteren og deretter nå bakken.

Hvis vi ikke bruker denne opptrekksmotstanden, vil utgangen bli kortsluttet direkte til bakken når bryteren trykkes, derimot, når bryteren vil være åpen, vil den logiske nivåpinnen bli svevet og kan gjøre noe uønsket resultat.

Trekk motstand

Det samme gjelder trekkmotstanden. Tenk på forbindelsen nedenfor der nedtrekksmotstand vises med tilkoblingen-

På bildet ovenfor skjer det helt motsatt. Den rullegardin motstand R1 som er forbundet med underlaget eller 0V. Dermed gjøres den digitale logiske nivåpinnen P0.3 som standard 0 til bryteren trykkes og den logiske nivåpinnen ble høy. I et slikt tilfelle strømmer den lille mengden strøm fra 5V-kilden til bakken ved hjelp av den lukkede bryteren og pull-down-motstanden, og forhindrer dermed at logikknivåpinnen blir kortsluttet med 5V-kilden.

Så, for forskjellige logiske nivåkretser, kan vi bruke pull-up og pull-down motstand. Det er vanligst i forskjellige innebygde maskinvarer, et ledningsprotokollsystem, perifere tilkoblinger i en mikrochip, Raspberry Pi, Arduino og forskjellige innebygde sektorer, samt for CMOS- og TTL-innganger.

Beregning av de faktiske verdiene for opptrekks- og nedtrekksmotstander

Nå som vi vet hvordan vi bruker pull-up og pull-down motstanden, er spørsmålet hva verdien av disse motstandene vil være? Selv om vi i mange digitale logiske nivåkretser kan se mottrekk- eller nedtrekksmotstander fra 2k til 4,7k. Men hva blir den faktiske verdien?

For å forstå dette, må vi vite hva som er den logiske spenningen? Hvor mye spenning blir referert til som Logic low og hvor mye blir referert til som Logic High?

For forskjellige logiske nivåer bruker forskjellige mikrokontrollere et annet område for logikk høy og logisk lav.

Hvis vi vurderer en Transistor-Transistor Logic (TTL) nivåinngang, vil grafen nedenfor vise minimum logisk spenning for Logic høy bestemmelse og maksimal logisk spenning for å oppdage logikken som 0 eller Low.

Som vi kan se, er det for TTL-logikken den maksimale spenningen for logikk 0 er 0,8V. Så hvis vi leverer mindre enn 0,8 V, vil logikknivået bli akseptert som 0. På den annen side, hvis vi gir mer enn 2 V til maksimalt 5,25 V, vil logikken bli akseptert som Høy. Men ved 0,8V til 2V er det et tomt område, ved den spenningen kan det ikke garanteres at logikken vil bli akseptert som høy eller lav. Så for den sikre siden, i TTL-arkitektur, aksepterer vi 0V til 0,8V som lav og 2V til 5V som høy, noe som er garantert at lav og høy vil bli gjenkjent av logikkbrikkene ved den marginale spenningen.

For å bestemme verdien er formelen enkel Ohms lov. I henhold til ohmsloven er formelen

V = I x R R = V / I

I tilfelle pull-up-motstand vil V være kildespenningen - minimumsspenning akseptert som høy.

Og strømmen vil være den maksimale strømmen senket av logikkpinnene.

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

Der V- _forsyning er forsyningsspenningen, er V _{H (min)} minimum akseptert spenning som High, og I _sink er den maksimale strømmen senket av den digitale pinnen.

Det samme gjelder nedtrekkbar motstand. Men formelen har en liten endring.

R _pull-up = (V _{L (maks)} - 0) / I _kilde

Hvor (V _{L (maks)} maksimal spenning aksepteres som logisk Lav, og I- _kilde er den maksimale strømmen som kommer fra den digitale pinnen.

Praktisk eksempel

Anta at vi har en logisk krets der forsyningskilden er 3,3V og den akseptable logiske høyspenningen er 3V, og vi kan synke et strømmaksimum på 30uA, så kan vi velge opptrekksmotstanden ved hjelp av formelen slik -

Nå, hvis vi vurderer det samme eksemplet som er angitt ovenfor, der kretsen aksepterer 1V som den maksimale logiske lavspenningen og kan kilden opptil 200uA strøm, vil nedtrekksmotstanden være

Mer om motstand mot opptrekk og nedtrekking

I tillegg til å legge til opptrekks- eller nedtrekksmotstand, støtter moderne moderne mikrokontroller interne opptrekksmotstander for digitale I / O-pinner som er tilstede inne i mikrokontrollerenheten. Selv om det i maksimale tilfeller er et svakt trekk, betyr det at strømmen er veldig lav.

Ofte trenger vi pull up for mer enn 2 eller 3 digitale inngangs-utgangspinner, i så fall brukes et motstandsnettverk. Det er enkelt å integrere og gi lavere teller.

Det kalles et motstandsnettverk eller SIP-motstander.

Dette er symbolet på motstandsnettet. Pinne 1 er koblet til motstandstappene, denne pinnen må kobles til VCC for opptrekk eller til bakken for nedtrekksformål. Ved å bruke denne SIP-motstanden, elimineres individuelle motstander og reduserer dermed antall teller og plass i kortet. Den er tilgjengelig i forskjellige verdier, alt fra få ohm til kilo-ohm.