Træk modstanden op og ned

Hvad er modstand?

Modstande er strømbegrænsende enheder, der bruges rigeligt i elektronik kredsløb og produkter. Det er en passiv komponent, der giver modstand, når strøm strømmer gennem den. Der er mange forskellige typer modstande. Modstand måles i Ohm med et tegn på Ω.

Hvad er pull-up og pull-down-modstand, og hvorfor har vi brug for dem?

Hvis vi overvejer et digitalt kredsløb, er stifterne altid enten 0 eller 1. I nogle tilfælde er vi nødt til at ændre tilstanden fra 0 til 1 eller fra 1 til 0. I begge tilfælde skal vi holde den digitale pin enten 0 og skift derefter tilstanden til 1, eller vi skal holde den 0 og derefter skifte til 1. I begge tilfælde er vi nødt til at gøre den digitale pin enten ' High ' eller ' Low ', men den kan ikke efterlades flydende.

Så i hvert tilfælde ændres tilstanden som vist nedenfor.

Hvis vi nu udskifter værdien Høj og Lav med den aktuelle spændingsværdi, vil Høj være det logiske niveau HIGH (lad os sige 5V) og Lav vil være jorden eller 0v.

En pull-up-modstand bruges til at gøre standardtilstanden for den digitale pin som høj eller til det logiske niveau (i ovenstående billede er den 5V), og en Pull-Down-modstand gør nøjagtigt det modsatte, det gør standardtilstanden for den digitale pin som lav (0V).

Men hvorfor har vi brug for disse modstande i stedet for, at vi kunne forbinde de digitale logiske stifter direkte til den logiske niveauspænding eller med jorden som nedenstående billede?

Vi kunne ikke gøre dette. Da digitalt kredsløb fungerer i lav strøm, er det ikke et godt valg at tilslutte logiske stifter direkte til forsyningsspændingen eller jorden. Da direkte forbindelse til sidst øger strømmen ligesom kortslutningen og kan beskadige det følsomme logiske kredsløb, hvilket ikke anbefales. For at styre den aktuelle strømning har vi brug for disse pull-down eller pull up modstande. En pull-up-modstand tillader kontrolleret strømflow fra forsyningsspændingskilde til de digitale indgangsstifter, hvor pull-down-modstandene effektivt kan styre strømmen fra digitale stifter til jorden. Samtidig holder begge modstande, pull-down og pull-up modstande den digitale tilstand enten lav eller høj.

Hvor og hvordan man bruger pull-up og pull-down modstande

Ved at henvise til ovenstående mikrokontrollerbillede, hvor de digitale logiske ben er kortsluttet med jorden og VCC, kunne vi ændre forbindelsen ved hjælp af pull-up og pull-down modstande.

Antag, at vi har brug for en standard logisk tilstand og ønsker at ændre tilstanden ved en eller anden interaktion eller eksterne perifere enheder, vi bruger en pull-up eller pull-down modstand.

Pull-up modstande

Hvis vi har brug for den høje tilstand som standard og ønsker at ændre tilstanden til Lav ved hjælp af en ekstern interaktion, kan vi bruge Pull-up-modstanden som billedet nedenfor-

Den digitale logiske indgangsstift P0.5 kan skiftes fra logik 1 eller høj til logik 0 eller lav ved hjælp af kontakten SW1. Den R1 modstand fungerer som en pull-up modstand. Den er forbundet med den logiske spænding fra forsyningskilden på 5V. Så når der ikke trykkes på kontakten, har den logiske indgangsstift altid en standardspænding på 5V, eller stiften er altid høj, indtil der trykkes på kontakten, og stiften kortsluttes til jorden, hvilket gør den til logisk Lav.

Men som vi sagde, at stiften ikke kan kortsluttes direkte til jorden eller Vcc, da dette til sidst vil gøre kredsløbet beskadiget på grund af kortslutningstilstand, men i dette tilfælde bliver det igen kortsluttet til jorden ved hjælp af den lukkede kontakt. Men se nøje, det bliver faktisk ikke kortsluttet. Fordi der i henhold til ohmsloven på grund af trækmodstanden strømmer en lille mængde strøm fra kilden til modstandene og afbryderen og når derefter jorden.

Hvis vi ikke bruger denne pull-up-modstand, vil udgangen kortsluttes direkte til jorden, når der trykkes på kontakten, på den anden side, når kontakten er åben, vil det logiske niveau pin blive svævet og kunne gøre nogle uønskede resultat.

Træk modstand ned

Det samme gælder for pull-down-modstanden. Overvej nedenstående forbindelse, hvor pull-down modstand vises med forbindelsen-

I ovenstående billede sker der lige modsat ting. Den pull-down modstand R1, som er forbundet med jorden eller 0V. Således gøres det digitale logiske niveau pin P0.3 som standard 0, indtil kontakten trykkes, og den logiske niveau pin blev høj. I et sådant tilfælde strømmer den lille mængde strøm fra 5V-kilden til jorden ved hjælp af den lukkede kontakt og pull-down-modstand, hvilket forhindrer, at det logiske niveau pin bliver kortsluttet med 5V-kilden.

Så for forskellige logiske niveau kredsløb kan vi bruge pull-up og pull-down modstande. Det er mest almindeligt i forskellige indlejrede hardware, et ledningsprotokollsystem, perifere forbindelser i en mikrochip, Raspberry Pi, Arduino og forskellige indlejrede sektorer såvel som til CMOS- og TTL-indgange.

Beregning af de faktiske værdier for pull-up og pull-down resistors

Nu, da vi ved, hvordan man bruger pull-up og pull-down modstanden, er spørgsmålet, hvad er værdien af ​​disse modstande? Selvom vi i mange digitale logiske niveau kredsløb kan se pull-up eller pull-down modstande fra 2k til 4,7k. Men hvad vil den faktiske værdi være?

For at forstå dette skal vi vide, hvad der er den logiske spænding? Hvor meget spænding betegnes som Logisk lav og Hvor meget betegnes som Logisk høj?

Til forskellige logiske niveauer bruger forskellige mikrocontrollere et andet interval til logik høj og logisk lav.

Hvis vi overvejer et transistor-transistorlogikniveau (TTL) niveauindgang, viser nedenstående graf den mindste logiske spænding til den logiske højbestemmelse og den maksimale logiske spænding til detektering af logikken som 0 eller lav.

Som vi kan se, at for TTL logik, den maksimale spænding for logik 0 er 0.8V. Så hvis vi leverer mindre end 0,8 V, accepteres logikniveauet som 0. På den anden side, hvis vi leverer mere end 2 V til det maksimale 5,25 V, accepteres logikken som Høj. Men ved 0,8V til 2V er det et tomt område, ved den spænding kan det ikke garanteres, at logikken accepteres som høj eller lav. Så for den sikre side accepterer vi i TTL-arkitektur 0V til 0,8V som lav og 2V til 5V som høj, hvilket er garanteret, at lav og høj vil blive genkendt af logikchipsene ved den marginale spænding.

For at bestemme værdien er formlen enkel ohmsk lov. I henhold til ohmsloven er formlen

V = I x R R = V / I

I tilfælde af pull-up-modstand vil V være kildespændingen - minimumsspænding accepteret som høj.

Og strømmen vil være den maksimale strøm, der er sunket af logikstifterne.

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

Hvor V- _forsyning er forsyningsspændingen, er V _{H (min) den} mindst accepterede spænding som Høj, og I- _sænkning er den maksimale strøm, der er synket af den digitale pin.

Den samme gælder for pull-down-modstanden. Men formlen har en lille ændring.

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

Hvor (V _{L (max)} den maksimale spænding accepteres som logisk Lav, og I- _kilde er den maksimale strøm, der kommer fra den digitale pin.

Praktisk eksempel

Antag, at vi har et logisk kredsløb, hvor forsyningskilden er 3,3V, og den acceptable logiske højspænding er 3V, og vi kunne synke et strømmaksimum på 30uA, så kan vi vælge pull-up-modstand ved hjælp af formlen på denne måde-

Nu, hvis vi betragter det samme eksempel, der er anført ovenfor, hvor kredsløbet accepterer 1V som den maksimale logiske lavspænding og kunne kilde op til 200uA strøm, vil pull-down-modstanden være,

Mere om pull-up og pull-down resistors

Udover tilføjelse af pull-up eller pull-down-modstand understøtter moderne moderne mikrokontroller interne pull-up-modstande til digitale I / O-ben, der er inde i mikrokontroller-enheden. Selvom det i maksimale tilfælde er en svag pull-up, betyder det, at strømmen er meget lav.

Ofte har vi brug for at trække op til mere end 2 eller 3 digitale input-output-ben, i et sådant tilfælde anvendes et modstandsnetværk. Det er let at integrere og give lavere tællinger.

Det kaldes et modstandsnetværk eller SIP-modstande.

Dette er symbolet på modstandsnettet. Stift 1 er forbundet med modstandsstifterne, denne stift skal tilsluttes ved VCC til pull-up eller til jorden til pull-down formål. Ved at bruge denne SIP-modstand elimineres individuelle modstande, hvilket reducerer komponentantal og plads i kortet. Den fås i forskellige værdier, der spænder fra få ohm til kilo-ohm.