Потягніть вгору і витягніть резистор

Що таке резистор?

Резистори - це струмообмежуючі пристрої, які широко використовуються в електронних схемах та виробах. Це пасивний компонент, який забезпечує опір, коли через нього протікає струм. Існує багато різних типів резисторів. Опір вимірюється в Омах зі знаком Ом.

Що таке підтягуючий і висувний резистор і навіщо вони нам потрібні?

Якщо ми розглядаємо цифрову схему, висновки завжди мають бути 0 або 1. У деяких випадках нам потрібно змінити стан від 0 до 1 або від 1 до 0. У будь-якому випадку нам потрібно тримати цифровий штифт або 0 а потім змінити стан на 1 або нам потрібно утримати його 0, а потім змінити на 1. В обох випадках нам потрібно зробити цифровий штифт або « Високим », або « Низьким », але його не можна залишати плаваючим.

Отже, у кожному випадку стан змінюється, як показано нижче.

Тепер, якщо ми замінимо велике і низьке значення на фактичне значення напруги, тоді високий буде логічним рівнем ВИСОКИЙ (скажімо, 5 В), а низький - землею або 0 в.

Навантажувальний резистор використовується, щоб зробити за замовчуванням стан цифрового штифта як високий або на логічному рівні (в наведеному вище зображенні воно 5V) і резистор спадаючому робить точно навпаки, це робить стан за замовчуванням цифровий висновок як низький (0В).

Але навіщо нам потрібні ці резистори, а ми могли б підключити цифрові логічні висновки безпосередньо до напруги рівня логіки або із землею, як на зображенні нижче?

Ну, ми не могли цього зробити. Оскільки цифрова схема працює в слабкому струмі, підключення логічних висновків безпосередньо до напруги живлення або заземлення не є хорошим вибором. Оскільки пряме підключення з часом збільшує струм струму так само, як коротке замикання, і може пошкодити чутливу логічну схему, що недоцільно. Для контролю поточного струму нам потрібні ті випадаючі або підтягуючі резистори. Підтягуючий резистор дозволяє управляти потоком струму від джерела напруги живлення до цифрових вхідних висновків, де випадаючі резистори можуть ефективно управляти потоком струму від цифрових виводів до землі. Одночасно обидва резистори, висувний і підтягуючий резистори утримують цифровий стан як низький, так і високий.

Де і як використовувати підтягувальні та висувні резистори

Посилаючись на вищезазначене зображення мікроконтролера, де цифрові логічні висновки замикаються на землю та VCC, ми могли б змінити з'єднання за допомогою підтягуючих та розсувних резисторів.

Припустимо, нам потрібен логічний стан за замовчуванням і ми хочемо змінити стан за допомогою якоїсь взаємодії або зовнішньої периферії, ми використовуємо підтягуючі або розсувні резистори.

Підтягуючі резистори

Якщо нам потрібен високий стан за замовчуванням і ми хочемо змінити стан на Низький за допомогою якоїсь зовнішньої взаємодії, ми можемо використовувати підтягуючий резистор, як на малюнку нижче -

Висновок цифрового логічного входу P0.5 можна перемикати з логіки 1 або високої на логічну 0 або низьку за допомогою перемикача SW1. Резистор R1 діє як навантажувальний резистор. Він підключений до логічної напруги від джерела живлення 5В. Отже, коли перемикач не натискається, штифт логічного входу завжди має напругу за замовчуванням 5 В або штифт завжди високий, доки не буде натиснуто перемикач і штифт не замикається на землю, що робить його логічним низьким.

Однак, як ми вже заявляли, штифт не можна безпосередньо замикати на землю або Vcc, оскільки це врешті-решт призведе до пошкодження ланцюга через стан короткого замикання, але в цьому випадку він знову замикається на землю за допомогою закритого вимикача. Але, уважно подивіться, насправді це не закорочується. Оскільки, згідно із законом омів, через опір підтягування невелика кількість струму буде надходити від джерела до резисторів і перемикача, а потім досягати землі.

Якщо ми не використовуємо цей підтягуючий резистор, вихід отримає безпосередньо коротке замикання на землю при натисканні на перемикач, з іншого боку, коли перемикач буде відкритим, логічний штифт рівня буде плавати і може зробити небажаним результат.

Витягніть резистор

Те саме стосується висувного резистора. Розглянемо наведене нижче з'єднання, де випадаючий резистор показано разом із

На зображенні вище відбувається прямо протилежне. Випадає резистор R1, який з'єднаний з землею або 0В. Таким чином, виводячи цифровий логічний рівень P0.3 за замовчуванням 0, доки не буде натиснуто перемикач і штифт логічного рівня не стане високим. У такому випадку мала сила струму протікає від джерела 5 В до землі за допомогою замкнутого перемикача та висхідного резистора, отже, запобігаючи замикання штифта логічного рівня з джерелом 5 В.

Отже, для різних схем логічного рівня ми можемо використовувати підтягуючі та висувні резистори. Найбільш поширений у різних вбудованих апаратних засобах, одній дротовій системі протоколів, периферійних з'єднаннях в мікрочіпі, Raspberry Pi, Arduino та різних вбудованих секторах, а також для входів CMOS та TTL.

Розрахунок фактичних значень для підтягуючих та висувних резисторів

Тепер, коли ми знаємо, як використовувати підтягуючий та висувний резистор, питання полягає в тому, якою буде цінність цих резисторів? Хоча в багатьох схемах цифрового логічного рівня ми можемо побачити підтягуючі або розсувні резистори в діапазоні від 2 до 4,7 тис. Але якою буде фактична вартість?

Щоб це зрозуміти, нам потрібно знати, що таке логічна напруга? Скільки напруги називають логікою низькою, а скільки - логікою високої?

Для різних рівнів логіки різні мікроконтролери використовують різний діапазон для логіки високої та логіки низької.

Якщо ми розглянемо вхід рівня транзистор-транзисторна логіка (TTL), нижче графік покаже мінімальну логічну напругу для високого визначення логіки та максимальну логічну напругу для виявлення логіки як 0 або низьку.

Як ми можемо бачити, що для логіки TTL, максимальна напруга логічного 0 є 0.8V. Отже, якщо ми надаємо менше 0,8 В, рівень логіки буде прийнятий як 0. З іншого боку, якщо ми надаємо більше 2 В до максимуму 5,25 В, логіка буде прийнята як висока. Але при 0,8 В до 2 В це порожня область, при цій напрузі не можна гарантувати, що логіка буде прийнята як висока або низька. Отже, для безпечної сторони в архітектурі TTL ми приймаємо від 0 В до 0,8 В як низьку, а від 2 В до 5 В як високу, що гарантує, що низькі та високі будуть розпізнані логічними мікросхемами при цій граничній напрузі.

Для визначення величини формула проста за законом Ома. Відповідно до закону Омів, формула така

V = I x R R = V / I

У випадку підтягуючого резистора, V буде напругою джерела - мінімальна напруга прийнята як висока.

І струм буде максимальним струмом, потопленим логічними штифтами.

Так, R _{підтягування} = (_подача V - V _{H (хв)}) / I _{раковина}

Там, де V _{живлення} - це напруга живлення, V _{H (хв)} - мінімально прийнята напруга як Висока, а I _sink - це максимальний струм, поглинений цифровим штифтом.

Те саме стосується висувного резистора. Але формула має незначні зміни.

R _{підтягування} = (V _{L (макс.)} - 0) / I _{джерело}

Де (V _{L (макс.)} Максимальна напруга приймається як логічно низька, а _{джерелом} I є максимальний струм, що надходить від цифрового виводу.

Практичний приклад

Припустимо, у нас є логічна схема, де джерело живлення становить 3,3 В, а прийнятна логічна висока напруга - 3 В, і ми можемо подати струм максимум 30 мкА, тоді ми можемо вибрати підтягуючий резистор, використовуючи формулу, як це

Тепер, якщо ми розглянемо той самий приклад, зазначений вище, де схема приймає 1В як максимальну логічну низьку напругу і може подавати струм до 200 мкА, тоді висувний резистор буде

Докладніше про підтягувальні та висувні резистори

Окрім додавання підтягуючого або висувного резистора, сучасний мікроконтролер підтримує внутрішні підтягуючі резистори для цифрових виводів вводу-виводу, які знаходяться всередині блоку мікроконтролера. Хоча в максимальних випадках це слабке підтягування, означає, що струм дуже низький.

Часто нам потрібно підтягувати більше 2 або 3 цифрових висновків вводу-виводу, в такому випадку використовується резисторна мережа. Легко інтегрувати і забезпечувати менший рахунок штифтів.

Його називають резисторною мережею або SIP-резисторами.

Це символ резисторної сітки. Штифт 1 з'єднаний з резисторними штирями, цей штифт повинен бути підключений до VCC для підтягування або до землі для висувних цілей. Використовуючи цей SIP-резистор, усуваються окремі резистори, що зменшує кількість компонентів і простір на платі. Він доступний у різних значеннях, від декількох Ом до кілоомів.