Vedä vastus ylös ja alas

Mikä on vastus?

Vastukset ovat virranrajoitinlaitteita, ja niitä käytetään runsaasti elektroniikkapiireissä ja tuotteissa. Se on passiivinen komponentti, joka tarjoaa vastuksen, kun virta kulkee sen läpi. Vastuksia on monia erilaisia. Vastus mitataan ohmeina merkillä Ω.

Mitä ovat ylös- ja alasvetovastukset ja miksi niitä tarvitaan?

Jos tarkastellaan digitaalista virtapiiriä, nastat ovat aina joko 0 tai 1. Joissakin tapauksissa meidän on muutettava tila 0: sta 1: een tai 1: stä 0: een. Kummassakin tapauksessa meidän on pidettävä kiinni digitaalisesta nastasta joko 0 ja vaihda sitten tilaksi 1 tai meidän on pidettävä sitä 0 ja vaihdettava sitten 1. Molemmissa tapauksissa meidän on tehtävä digitaalinen tappi joko ' korkeaksi ' tai ' matalaksi ', mutta sitä ei voida jättää kellumaan.

Joten kussakin tapauksessa tila muuttuu alla olevan kuvan mukaisesti.

Jos nyt korvataan korkea ja matala arvo todellisella jännitearvolla, korkea on logiikkataso HIGH (sanotaan esimerkiksi 5V) ja matala on maa tai 0v.

Pull-up vastus käytetään tekemään oletustilaan digitaalisen PIN korkea tai looginen taso (kuvassa se on 5V) ja alasvetovastukseen ei juuri päinvastainen, se tekee oletustila digitaalinen tappi matalana (0 V).

Mutta miksi me tarvitsemme näitä vastuksia, sen sijaan voisimme kytkeä digitaaliset logiikkanastat suoraan logiikkatason jännitteeseen tai maahan kuten alla olevassa kuvassa?

No, emme voineet tehdä tätä. Koska digitaalinen piiri toimii matalalla virralla, logiikkanastojen liittäminen suoraan syöttöjännitteeseen tai maahan ei ole hyvä valinta. Koska suora liitäntä kasvattaa lopulta virtaa kuten oikosulku ja voi vahingoittaa herkkää logiikkapiiriä, mikä ei ole suositeltavaa. Nykyisen virtauksen hallitsemiseksi tarvitsemme nojaavia tai ylös vedettäviä vastuksia. Vetovastus sallii ohjatun virran virran syöttöjännitelähteestä digitaalisiin tulotappeihin, joissa alasvetovastukset voivat tehokkaasti ohjata virtaa digitaalisista nastoista maahan. Samanaikaisesti molemmat vastukset, alasveto- ja vetovastukset pitävät digitaalista tilaa joko matalana tai korkeana.

Missä ja miten käytetään ylös- ja alasvetovastuksia

Viittaamalla yllä olevaan mikro-ohjaimen kuvaan, jossa digitaaliset logiikkanastat ovat oikosulussa maan ja VCC: n kanssa, voisimme muuttaa yhteyttä käyttämällä ylös- ja alasvetovastuksia.

Oletetaan, että tarvitsemme oletuslogiikkatilan ja haluamme muuttaa tilaa jollakin vuorovaikutuksella tai ulkoisilla oheislaitteilla, käytämme ylös- tai alasvetovastuksia.

Vedettävät vastukset

Jos tarvitsemme oletusarvona korkean tilan ja haluamme muuttaa tilan matalaksi ulkoisella vuorovaikutuksella, voimme käyttää ylösvetovastusta kuten alla olevassa kuvassa -

Digitaalisen logiikan sisääntulotappi P0.5 voidaan vaihtaa logiikasta 1 tai High logiikkaan 0 tai Low kytkimellä SW1. R1 vastus toimii ylösvetovastuksen. Se on kytketty 5 V: n syöttölähteen logiikkajännitteeseen. Joten, kun kytkintä ei paineta, loogisella tulotapilla on aina oletusjännite 5 V tai nasta on aina korkea, kunnes kytkintä painetaan ja tappi on oikosuljettu maahan, mikä tekee siitä loogisen matalan.

Kuitenkin, kuten totesimme, että tapia ei voida oikosuljettaa suoraan maahan tai Vcc: hen, koska se lopulta vahingoittaa virtapiiriä oikosulkuolosuhteiden vuoksi, mutta tässä tapauksessa se on taas oikosulussa maahan suljetun kytkimen avulla. Mutta, katso huolellisesti, se ei oikeastaan ​​ole oikosulussa. Koska ohmislain mukaan vetovoimasta johtuen pieni määrä virtaa lähteestä vastuksiin ja kytkimeen ja saavuttaa sitten maan.

Jos emme käytä tätä vetovastusta, lähtö oikosuljetaan maahan, kun kytkintä painetaan, ja toisaalta, kun kytkin on auki, loogisen tason tappi kelluu ja voi tehdä epätoivottuja tulos.

Vedä alas vastus

Sama pätee alasvetovastukseen. Harkitse seuraavaa liitäntää, jossa vetovastus on esitetty liitäntä-

Yllä olevassa kuvassa tapahtuu aivan päinvastainen asia. Alasvetovastukseen R1, joka on kytketty maahan tai 0V. Siten digitaalisen logiikkatason nasta P0.3 oletusarvoksi 0, kunnes kytkintä painetaan ja loogisen tason tappi nousi korkeaksi. Tällöin pieni määrä virtaa virtaa 5 V: n lähteestä maahan käyttämällä suljettua kytkintä ja alasvetovastusta, mikä estää loogisen tason nastan oikosulun 5 V-lähteellä.

Joten erilaisille logiikkatason piireille voimme käyttää ylös- ja alasvetovastuksia. Se on yleisimpiä erilaisissa sulautetuissa laitteistoissa, yhden langan protokollajärjestelmässä, oheisliitännöissä mikrosirussa, Raspberry Pi, Arduino ja erilaisissa sulautetuissa sektoreissa sekä CMOS- ja TTL-tuloissa.

Pull-up- ja down-vastusten todellisten arvojen laskeminen

Nyt kun tiedämme kuinka käyttää ylös- ja alasvetovastusta, on kysymys mikä on näiden vastusten arvo? Vaikka monissa digitaalisissa logiikkatasotasoissa voimme nähdä ylös- tai alasvetovastukset, jotka vaihtelevat välillä 2k - 4,7k. Mutta mikä on todellinen arvo?

Tämän ymmärtämiseksi meidän on tiedettävä, mikä on logiikkajännite? Kuinka paljon jännitettä kutsutaan logiikan matalaksi ja kuinka paljon kutsutaan logiikan suureksi?

Eri logiikkatasoille erilaiset mikro-ohjaimet käyttävät eri aluetta logiikan korkeaan ja matalaan logiikkaan.

Jos tarkastellaan transistori-transistori-logiikan (TTL) tasotuloa, alla olevassa kaaviossa näkyy logiikan minimimäärän jännite suurelle logiikan määritykselle ja suurin logiikkajännite logiikan havaitsemiseksi 0 tai matala.

Kuten voimme nähdä, että TTL-logiikan, suurin jännite looginen 0 on 0.8V. Joten jos annamme alle 0,8 V, logiikkataso hyväksytään 0. Toisaalta, jos tarjoamme enemmän kuin 2 V maksimiarvoon 5,25 V, logiikka hyväksytään korkeaksi. Mutta 0,8 V: n ja 2 V: n välillä se on tyhjä alue, tällä jännitteellä ei voida taata, että logiikka hyväksytään korkeaksi tai matalaksi. Joten, turvallisen puolen vuoksi, TTL-arkkitehtuurissa hyväksytään 0 V - 0,8 V matalaksi ja 2 V 5 V: ksi korkeaksi, mikä takaa, että logiikkapiirit tunnistavat matalan ja korkean tällä rajajännitteellä.

Arvon määrittämiseksi kaava on yksinkertainen Ohmin laki. Ohmilain mukaan kaava on

V = I x R R = V / I

Pull-up-vastuksen tapauksessa V on lähdejännite - pienin jännite hyväksytään korkeaksi.

Ja virta on suurin loogisten nastojen upottama virta.

Niin, R- _vetovoima = (V- _syöttö - V _{H (min)}) / _uppoan

Missä V- _syöttö on syöttöjännite, V _{H (min)} on pienin hyväksytty jännite kuten korkea, ja I _up on suurin digitaalisen nastan _upottama virta.

Sama asia koskee alasvetovastusta. Mutta kaavassa on pieni muutos.

R- _vetovoima = (V _{L (max)} - 0) / I- _lähde

Missä (V _{L (max)} suurin jännite hyväksytään logiikaksi Matala, ja I- _lähde on digitaalisen nastan suurin maksimivirta.

Käytännön esimerkki

Oletetaan, että meillä on logiikkapiiri, jossa Supply lähde on 3.3V ja hyväksyttävä looginen high-jännitearvo on 3V, ja voisi upota nykyinen enintään 30uA, voimme valita ylösvetovastuksen käyttäen kaavaa kuin tämä tapa-

Jos nyt tarkastellaan samaa esimerkkiä, joka on esitetty yllä, jossa piiri hyväksyy 1 V: n suurimmaksi logiikaksi matalaksi jännitteeksi ja voi tuottaa jopa 200uA virtaa, niin alasvetovastus on,

Lisätietoja ylös- ja alasvetovastuksista

Sen lisäksi, että lisäät ylös- tai alasvetovastuksen, nykyajan mikrokontrolleri tukee sisäisiä ylösvetovastuksia digitaalisille I / O-nastoille, joita on mikro-ohjainyksikön sisällä. Vaikka suurin osa tapauksissa se on heikko vetovoima, tarkoittaa, että virta on hyvin pieni.

Usein tarvitaan yli 2 tai 3 digitaalista tulo-lähtö-nastaa, tällöin käytetään vastusverkkoa. Se on helppo integroida ja tarjota pienempi tappi.

Sitä kutsutaan vastusverkoksi tai SIP-vastukseksi.

Tämä on vastusverkon symboli. Tappi 1 on kytketty vastuksen nastoihin, tämä tappi on kytkettävä VCC: ssä vetämistä varten tai maahan vetämistä varten. Käyttämällä tätä SIP-vastusta yksittäiset vastukset eliminoidaan, mikä vähentää komponenttien määrää ja tilaa levyssä. Sitä on saatavana eri arvoina, muutamasta ohmista kilo-ohmiin.