Memahami Resistor Pull-Up dan Pull-Down dengan Rajah dan Rumus

Cuba Instrumen Kami Untuk Menghapuskan Masalah





Dalam posting ini kita akan meneroka pull-Up resistor dan pull-down resistor, mengapa ia biasa digunakan dalam litar elektronik, apa yang berlaku pada litar elektronik tanpa Pull-Up atau Pull-down resistor, dan Bagaimana menghitung Pull-Up dan Nilai perintang tarik dan akhirnya kita akan melihat mengenai konfigurasi pemungut terbuka.

Bagaimana Input dan Keluaran Logik Berfungsi di Litar Digital

Dalam elektronik digital dan kebanyakan rangkaian berdasarkan mikrokontroler, isyarat digital yang terlibat diproses dalam bentuk logik1 atau logik0, iaitu 'TINGGI' atau 'RENDAH'.



Pintu logik digital menjadi unit asas litar digital mana pun, dan dengan menggunakan gerbang “DAN”, “ATAU” dan “TIDAK” kita dapat membina litar yang kompleks, namun seperti yang dinyatakan di atas, gerbang digital hanya dapat menerima dua tahap voltan yang “TINGGI 'Dan' RENDAH '.

“TINGGI” dan “RENDAH” umumnya berupa 5V dan 0V masing-masing. 'TINGGI' juga disebut sebagai '1' atau isyarat positif dari penawaran dan 'RENDAH' juga disebut sebagai '0' atau isyarat negatif dari penawaran.



Masalah timbul dalam litar logik atau pengawal mikro apabila input yang diberi berada di suatu tempat di kawasan yang tidak ditentukan antara 2V dan 0V.

Dalam keadaan seperti itu, litar logik atau pengawal mikro mungkin tidak mengenali isyarat dengan betul, dan litar akan membuat beberapa andaian yang salah dan dilaksanakan.

Umumnya pintu logik dapat mengenali isyarat sebagai 'RENDAH' jika input di bawah 0.8V dan dapat mengenali isyarat sebagai 'TINGGI' jika input di atas 2V. Bagi pengawal mikro, ini sebenarnya boleh sangat berbeza.

Tahap Logik Input Tidak Ditentukan

Masalahnya timbul apabila isyarat berada di antara 0.8V dan 2V dan berbeza secara acak pada pin input, masalah ini dapat dijelaskan dengan rangkaian contoh menggunakan suis yang disambungkan ke IC atau mikrokontroler.

Anggaplah litar menggunakan mikrokontroler atau IC, jika kita menutup litar, pin input akan menjadi 'RENDAH' dan geganti berubah menjadi 'AKTIF'.

Sekiranya kita membuka suis, relay harus mematikan 'MATI' kan? Tidak juga.

Kami tahu bahawa IC digital dan mikrokontroler digital hanya memerlukan input sama ada sebagai 'TINGGI' atau 'RENDAH', ketika kita membuka suis, pin input hanya terbuka. Ia bukan 'TINGGI' atau 'RENDAH'.

Pin input mestilah 'TINGGI' untuk mematikan geganti, tetapi dalam keadaan terbuka pin ini menjadi rentan terhadap pengambilan sesat, cas statik sesat, dan bunyi elektrik lain dari sekitarnya, yang boleh menyebabkan relay hidup dan mati secara rawak.

Untuk mengelakkan pemicu rawak seperti voltan sesat, dalam contoh ini menjadi wajib untuk mengikat pin input digital yang ditunjukkan ke logik 'TINGGI', sehingga ketika suis dilepaskan, pin secara otomatis menyambung ke keadaan yang ditentukan 'TINGGI' atau tahap bekalan positif IC.

Untuk mengekalkan pin 'TINGGI' kita dapat menyambungkan pin input ke Vcc.

Di rangkaian bawah pin input disambungkan ke Vcc, yang menyimpan input 'TINGGI' jika kita membuka suis, yang mencegah pemicu relay secara acak.

Anda mungkin berfikir, sekarang kita ada jalan penyelesaiannya. Tetapi tidak .... belum!

Seperti pada rajah jika kita menutup suis akan ada litar pintas dan mati dan litar pintas seluruh sistem. Litar anda tidak akan pernah mengalami situasi terburuk daripada litar pintas.

Litar pintas disebabkan arus yang sangat besar mengalir melalui jalan rintangan rendah yang membakar jejak PCB, meniup fius, mencetuskan suis keselamatan dan bahkan boleh menyebabkan kerosakan fatal pada litar anda.

Untuk mencegah arus arus yang begitu berat dan juga untuk menjaga pin input dalam kondisi 'TINGGI', kita dapat menggunakan resistor yang disambungkan ke Vcc, yang berada di antara 'garis merah'.

Dalam situasi ini pin akan berada dalam keadaan 'TINGGI' jika kita membuka suis, dan ketika menutup suis tidak akan ada litar pintas, dan juga pin input dibenarkan untuk terhubung secara langsung dengan GND, menjadikannya ' RENDAH ”.

Sekiranya kita menutup suis akan berlaku penurunan voltan melalui resistor pull-Up dan sisa litar tidak akan terjejas.

Seseorang mesti memilih nilai perintang Pull-Up / Pull-Down secara optimum sehingga tidak akan menarik lebihan melalui perintang.

Mengira nilai Resistor Pull-Up:

Untuk mengira nilai optimum, kita harus mengetahui 3 parameter: 1) Vcc 2) Voltan input ambang minimum yang dapat menjamin untuk menghasilkan output 'TINGGI' 3) Arus input tahap tinggi (Arus yang diperlukan). Semua data ini disebutkan dalam lembar data.

Mari kita ambil contoh gerbang NAND logik. Menurut lembar datanya Vcc adalah 5V, voltan input ambang minimum (Voltan Input tahap tinggi VMEREKAadalah arus input 2V dan Aras tinggi (IMEREKA) ialah 40 uA.

Dengan menggunakan undang-undang ohm, kita dapat mencari nilai perintang yang betul.

R = Vcc - VIH (MIN)/ SayaMEREKA

Di mana,

Vcc adalah voltan operasi,

VIH (MIN)adalah voltan Input Tahap TINGGI,

SayaMEREKAadalah Arus TINGGI Input Semasa.

Sekarang mari kita buat yang sesuai,

R = 5 - 2/40 x 10 ^ -6 = 75K ohm.

Kita boleh menggunakan nilai perintang maksimum 75K ohm.

CATATAN:

Nilai ini dikira untuk keadaan yang ideal, tetapi kita tidak tinggal di dunia yang ideal. Untuk operasi terbaik, anda boleh menyambungkan perintang sedikit lebih rendah daripada nilai yang dikira, katakan 70K, 65k atau bahkan 50K ohm tetapi jangan mengurangkan rintangan yang cukup rendah sehingga akan mengalirkan arus yang besar misalnya 100 ohm, 220 ohm untuk contoh di atas.

Perintang Pull-Up berbilang pintu

Dalam contoh di atas, kami melihat bagaimana memilih Pull-up resistor untuk satu pintu. Bagaimana jika kita mempunyai 10 gerbang yang semuanya perlu disambungkan ke perintang Pull-Up?

Salah satu caranya adalah dengan menyambungkan 10 perintang Pull-Up di setiap pintu gerbang, tetapi ini bukan penyelesaian yang efektif dan mudah dari segi kos. Penyelesaian terbaik ialah menyambungkan semua pin input bersama-sama dengan perintang Pull-Up tunggal.

Untuk mengira nilai resistor Pull-Up untuk keadaan di atas ikuti formula di bawah:

R = Vcc - VIH (MIN)/ N x SayaMEREKA

“N” adalah bilangan pintu gerbang.

Anda akan melihat bahawa formula di atas adalah sama dengan yang sebelumnya satu-satunya perbezaan adalah mengalikan bilangan gerbang.

Jadi, mari kita buat matematik lagi,

R = 5 -2 / 10 x 40 x 10 ^ -6 = 7.5K ohm (maksimum)

Sekarang untuk 10 gerbang NAND, kita mendapat nilai perintang dengan cara bahawa arus 10 kali lebih tinggi daripada satu gerbang NAND (Dalam contoh sebelumnya), sehingga perintang dapat mengekalkan minimum 2V pada beban puncak, yang dapat menjamin yang diperlukan output tanpa sebarang kesalahan.

Anda boleh menggunakan formula yang sama untuk mengira Pull-Up resistor untuk sebarang aplikasi.

Perintang Pull-Down:

Perintang Pull-Up menyimpan pin 'TINGGI' jika tidak ada input yang dihubungkan dengan resistor Pull-down, pin tetap 'RENDAH' jika tidak ada input yang tersambung.

Perintang tarik dibuat dengan menyambungkan perintang ke tanah dan bukannya Vcc.

Pull-Down boleh dikira dengan:

R = VIL (MAX)/ SayaTHE

Di mana,

VIL (MAX)ialah voltan input tahap RENDAH.

SayaTHEadalah arus input tahap RENDAH.

Semua parameter ini disebutkan dalam lembar data.

R = 0.8 / 1.6 x 10 ^ -3 = 0.5K ohm

Kita boleh menggunakan maksimum 500 ohm perintang untuk Pull-down.

Tetapi sekali lagi, kita harus menggunakan nilai perintang kurang dari 500 ohm.

Keluaran pemungut terbuka / Saliran Terbuka:

Kita dapat mengatakan pin adalah 'output pengumpul terbuka' ketika IC tidak dapat mendorong output 'TINGGI' tetapi hanya dapat mendorong outputnya 'RENDAH'. Ia hanya menghubungkan output ke tanah atau memutuskan dari tanah.

Kita dapat melihat bagaimana konfigurasi pengumpul terbuka dibuat dalam IC.

Oleh kerana outputnya adalah tanah atau litar terbuka, kita perlu menyambungkan perintang Pull-Up luaran yang dapat memutar pin 'TINGGI' ketika transistor MATI.

Ini sama untuk Open drain satu-satunya perbezaan adalah bahawa transistor dalaman di dalam IC adalah MOSFET.

Sekarang, anda mungkin bertanya mengapa kita memerlukan konfigurasi longkang terbuka? Kita perlu menyambung perintang Pull-Up pula.

Nah, voltan keluaran dapat diubah dengan memilih nilai perintang yang berbeza pada output pemungut terbuka, sehingga memberikan lebih banyak fleksibilitas untuk beban. Kita dapat menghubungkan beban pada output yang mempunyai voltan operasi yang lebih tinggi atau lebih rendah.

Sekiranya kita mempunyai nilai resistor pull-up yang tetap, kita tidak dapat mengawal voltan pada output.

Satu kelemahan konfigurasi ini ialah, ia menggunakan arus yang besar dan mungkin tidak mesra bateri, ia memerlukan arus yang lebih tinggi untuk pengoperasiannya yang betul.

Mari kita ambil contoh pintu masuk 'NAND' logik longkang terbuka IC 7401 dan lihat bagaimana mengira nilai perintang tarik.

Kita perlu mengetahui parameter berikut:

VOL (MAX)yang merupakan voltan masukan maksimum ke IC 7401 yang dapat menjamin menjadikan output menjadi 'RENDAH' (0.4V).

SayaOL (MAX)yang merupakan arus input tahap rendah (16mA).

Vcc adalah voltan operasi yang 5V.

Jadi, di sini kita dapat menyambungkan nilai resistor Pull-Up sekitar 287 ohm.

Ada sebarang pertanyaan? Sila gunakan kotak komen di bawah untuk menyatakan pendapat anda, pertanyaan anda akan dijawab secepat mungkin




Sebelumnya: Penyangga Digital - Bekerja, Definisi, Jadual Kebenaran, Penukaran Berganda, Kipas Seterusnya: Memahami Kawalan Skalar (V / f) untuk Motor Induksi