Pag-unawa sa Pull-Up at Pull-Down Resistors na may Mga Diagram at Formula

Sa post na ito ay susuriin namin ang pull-Up risistor at pull-down risistor, kung bakit karaniwang ginagamit ito sa mga elektronikong circuit, kung ano ang nangyayari sa mga elektronikong circuit na walang Pull-Up o Pull-down na risistor, at Paano makalkula ang Pull-Up at Hilahin ang mga halaga ng risistor at sa wakas ay makikita natin ang tungkol sa bukas na pagsasaayos ng kolektor.

Paano gumagana ang Mga Pag-input ng Lohika at Output sa Mga Digital Circuit

Sa mga digital electronics at karamihan sa mga circuit na nakabatay sa microcontroller ang mga kasangkot na digital signal ay naproseso sa anyo ng lohika1 o lohika0, ibig sabihin, 'TAAS' o 'LOW'.

Ang mga pinturang digital na lohika ay naging pangunahing mga yunit ng anumang digital circuit, at sa pamamagitan ng paggamit ng 'AT', 'O' at 'HINDI' na gate ay nakakagawa kaming bumuo ng mga kumplikadong mga circuit, subalit tulad ng nabanggit sa itaas ang mga digital gate ay maaaring tanggapin lamang ang dalawang mga antas ng boltahe na 'TAAS ”At“ LOW ”.

Ang 'TAAS' at 'LOW' ay karaniwang nasa anyo ng 5V at 0V ayon sa pagkakabanggit. Ang 'TAAS' ay tinukoy din bilang '1' o positibong signal ng supply at ang 'LOW' ay tinukoy din bilang '0' o negatibong signal ng supply.

Ang mga problema ay lumitaw sa isang circuit ng lohika o isang microcontroller kapag ang input input ay sa isang lugar sa hindi natukoy na rehiyon sa pagitan ng 2V at 0V.

Sa ganitong sitwasyon ang isang lohika na circuit o microcontroller ay maaaring hindi makilala nang maayos ang signal, at ang circuit ay gagawa ng ilang maling pagpapalagay at isagawa.

Pangkalahatan ang isang gate ng lohika ay maaaring makilala ang signal bilang 'LOW' kung ang input ay mas mababa sa 0.8V at makikilala ang signal bilang 'TAAS' kung ang input ay nasa itaas ng 2V. Para sa mga microcontroller maaari itong talagang mag-iba nang marami.

Hindi Natukoy na Mga Antas ng Logic ng Input

Ang mga problema ay lumitaw kapag ang signal ay nasa pagitan ng 0.8V at 2V at magkakaiba-iba sa mga input pin, ang isyung ito ay maaaring ipaliwanag sa isang halimbawa ng circuit gamit ang isang switch na konektado sa isang IC o isang microcontroller.

Ipagpalagay ang isang circuit gamit ang isang microcontroller o isang IC, kung isara namin ang circuit, ang input pin ay 'LOW' at ang relay ay 'ON'.

Kung bubuksan natin ang switch, ang relay ay dapat na 'OFF' di ba? Hindi naman talaga.

Alam namin na ang mga digital IC at digital microcontroller ay kumukuha lamang ng input bilang alinman sa 'TAAS' o 'LOW', kapag binuksan namin ang switch, ang input pin ay bukas lamang na ikot. Hindi ito alinman sa 'TAAS' o 'LOW'.

Ang input pin ay dapat na 'MASAKAP' upang patayin ang relay, ngunit sa bukas na sitwasyon ang pin na ito ay madaling maipasok sa mga ligaw na pickup, ligaw na static na singil, at iba pang ingay sa kuryente mula sa nakapalibot na lugar, na maaaring maging sanhi ng relay na maging ON at OFF sapalaran

Upang maiwasan ang mga naturang random na pag-trigger dahil sa ligaw na boltahe, sa halimbawang ito ay naging sapilitan na itali ang ipinakitang digital input pin sa isang 'HIGH' na lohika, upang kapag ang switch ay natapos, awtomatikong kumokonekta ang pin sa isang tinukoy na estado na 'TAAS' o ang positibong antas ng supply ng IC.

Upang mapanatili ang pin na 'TAAS' maaari naming ikonekta ang input pin sa Vcc.

Sa circuit sa ibaba ang input pin ay konektado sa Vcc, na pinapanatili ang input na 'TAAS' kung bubuksan natin ang switch, na pumipigil sa random na pag-trigger ng relay.

Maaari mong isipin, ngayon mayroon kaming solusyon na nagawa. Ngunit hindi .... hindi pa!

Tulad ng bawat diagram kung isasara namin ang switch ay magkakaroon ng maikling circuit at isara at maiikling circuit ang buong system. Ang iyong circuit ay hindi maaaring magkaroon ng anumang pinakamasamang sitwasyon kaysa sa isang maikling circuit.

Ang maikling circuit ay dahil sa napakalaking kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng isang mababang landas ng paglaban na sinusunog ang mga bakas ng PCB, pamumulaklak ng piyus, na nagpapalitaw ng mga switch sa kaligtasan at maaaring maging sanhi ng nakamamatay na pinsala sa iyong circuit.

Upang mapigilan ang nasabing mabibigat na kasalukuyang daloy at upang mapanatili ang input pin sa kondisyon na 'TAAS', maaari naming magamit ang isang risistor na konektado sa Vcc, na nasa pagitan ng 'pulang linya'.

Sa sitwasyong ito ang pin ay nasa isang 'MASAKAP' na estado kung bubuksan namin ang switch, at sa pagsasara ng switch ay hindi magkakaroon ng anumang maikling circuit, at pinapayagan din ang input pin na direktang kumonekta sa GND, ginagawa itong ' MABABA ”.

Kung isara natin ang switch ay bale-wala ang pagbagsak ng boltahe sa pamamagitan ng pull-Up risistor at ang natitirang circuit ay mananatiling hindi apektado.

Dapat piliin ng isa ang halaga ng resistor na Pull-Up / Pull-Down resistor nang sa gayon ay hindi ito gumuhit ng labis sa pamamagitan ng risistor.

Kinakalkula ang halaga ng Pull-Up Resistor:

Upang makalkula ang isang pinakamabuting kalagayan na halaga, kailangan nating malaman ang 3 mga parameter: 1) Vcc 2) Minimum na boltahe ng pag-input ng threshold na maaaring magagarantiya upang gawin ang output na 'TAAS' 3) Kasalukuyang antas ng pag-input (Ang kinakailangang kasalukuyang). Ang lahat ng data na ito ay nabanggit sa datasheet.

Kunin natin ang halimbawa ng logic NAND gate. Ayon sa datasheet Vcc nito ay 5V, minimum na boltahe ng input ng threshold (Mataas na antas ng Boltahe ng pag-input V_SILA) ay 2V at kasalukuyang mataas na antas ng pag-input (I_SILA) ay 40 uA.

Sa pamamagitan ng paglalapat ng batas ng ohm mahahanap natin ang tamang halaga ng risistor.

R = Vcc - V_{IH (MIN)}/ Ako_SILA

Kung saan,

Ang Vcc ay ang boltahe ng pagpapatakbo,

V_{IH (MIN)}ay HIGH Level Input voltage,

Ako_SILAay ang HIGH Level Input Kasalukuyang.

Ngayon gawin natin ang pagtutugma,

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

Maaari naming gamitin ang isang halaga ng resistor na maximum na 75K ohm.

TANDAAN:

Kinakalkula ang halagang ito para sa mga perpektong kundisyon, ngunit hindi kami nakatira sa isang mainam na mundo. Para sa pinakamahusay na operasyon maaari mong ikonekta ang isang risistor na bahagyang mas mababa kaysa sa kalkuladong halaga sabihin na 70K, 65k o kahit 50K ohm ngunit huwag bawasan ang resistensya na sapat na mababa na magsasagawa ito ng napakalaking kasalukuyang halimbawa 100 ohm, 220 ohm para sa halimbawa sa itaas.

Maramihang mga resistors ng Pull-Up na gate

Sa halimbawa sa itaas, nakita namin kung paano pumili ng isang resistor na Pull-up para sa isang gate. Paano Kung mayroon kaming 10 mga gate na lahat ay kailangang maiugnay sa Pull-Up risistor?

Isa sa mga paraan ay upang ikonekta ang 10 resistor na Pull-Up sa bawat gate, ngunit hindi ito mabisa at madaling solusyon. Ang pinakamahusay na solusyon ay ang pagkonekta sa lahat ng mga input pin na magkasama sa solong resistor na Pull-Up.

Upang makalkula ang halaga ng resistor na Pull-Up para sa kondisyon sa itaas sundin ang formula sa ibaba:

R = Vcc - V_{IH (MIN)}/ N x ako_SILA

Ang 'N' ay ang bilang ng mga gate.

Mapapansin mo na ang pormula sa itaas ay pareho sa naunang isa ang pagkakaiba lamang ay ang pagpaparami ng bilang ng mga pintuan.

Kaya, gawin natin muli ang matematika,

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

Ngayon para sa 10 mga pintuang NAND, nakuha namin ang halaga ng risistor sa isang paraan na ang kasalukuyang ay 10 beses na mas mataas kaysa sa isang NAND gate (Sa nakaraang halimbawa), upang ang risistor ay maaaring mapanatili ang minimum na 2V sa rurok na pagkarga, na maaaring magagarantiyahan ang kinakailangang output nang walang anumang error.

Maaari mong gamitin ang parehong formula para sa pagkalkula ng Pull-Up risistor para sa anumang aplikasyon.

Pull-Down Resistors:

Pinapanatili ng resistor na Pull-Up ang pin na 'TAAS' kung walang input na konektado sa Pull-down na risistor, pinapanatili nito ang 'LOW' na pin kung walang naka-link na input.

Ang pull-down risistor ay ginawa sa pamamagitan ng pagkonekta ng risistor sa lupa sa halip na Vcc.

Ang Pull-Down ay maaaring kalkulahin ng:

R = V_{IL (MAX)}/ Ako_ANG

Kung saan,

V_{IL (MAX)}ay LOW level input boltahe.

Ako_ANGay kasalukuyang mababang antas ng pag-input.

Ang lahat ng mga parameter na ito ay nabanggit sa datasheet.

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

Maaari naming gamitin ang maximum na 500 ohm risistor para sa Pull-down.

Ngunit muli, dapat naming gamitin ang isang halaga ng risistor na mas mababa sa 500 ohms.

Buksan ang output ng kolektor / Buksan ang Drain:

Masasabi nating ang isang pin ay 'bukas na output ng kolektor' kapag hindi maihimok ng IC ang output na 'TAAS' ngunit maaari lamang itaboy ang output nito na 'LOW'. Ikinonekta lamang nito ang output sa lupa o idiskonekta mula sa lupa.

Maaari nating makita kung paano ginawa ang bukas na pagsasaayos ng kolektor sa isang IC.

Dahil ang output ay alinman sa ground o open circuit, kailangan naming ikonekta ang isang panlabas na resistor na Pull-Up na maaaring buksan ang pin na 'TAAS' kapag ang transistor ay OFF.

Ito ay pareho para sa Buksan ang alisan ng tubig ang tanging pagkakaiba ay ang panloob na transistor sa loob ng IC ay isang MOSFET.

Ngayon, maaari mong tanungin kung bakit kailangan namin ng isang bukas na pagsasaayos ng alisan ng tubig? Kailangan pa rin nating kumonekta sa isang resistor na Pull-Up.

Kaya, ang boltahe ng output ay maaaring iba-iba sa pamamagitan ng pagpili ng iba't ibang mga halaga ng risistor sa bukas na output ng kolektor, kaya nagbibigay ito ng higit na kakayahang umangkop para sa pag-load. Maaari naming ikonekta ang pagkarga sa output na may mas mataas o mas mababang boltahe ng operating.

Kung mayroon kaming nakapirming halaga ng resistor na pull-up ay hindi namin makontrol ang boltahe sa output.

Ang isang kawalan ng pagsasaayos na ito ay, gumagamit ito ng malaking kasalukuyang at maaaring hindi maging friendly sa baterya, kailangan nito ng mas mataas na kasalukuyang para sa tamang operasyon nito.

Kumuha tayo ng halimbawa ng IC 7401 bukas na pag-agos ng lohika na gate na 'NAND' at tingnan kung paano makalkula ang halaga ng resistor na pull-up.

Kailangan nating malaman ang mga sumusunod na parameter:

V_{OL (MAX)}na kung saan ay ang pinakamataas na boltahe ng pag-input sa IC 7401 na maaaring magagarantiya upang buksan ang output na 'LOW' (0.4V).

Ako_{OL (MAX)}na kung saan ay ang Mababang antas ng kasalukuyang pag-input (16mA).

Ang Vcc ay ang operating boltahe na 5V.

Kaya, dito namin makakonekta ang isang halaga ng resistor na Pull-Up sa paligid ng 287 ohm.

May mga katanungan? Mangyaring gamitin ang kahon ng puna sa ibaba upang maipahayag ang iyong mga saloobin, ang iyong mga query ay sasagot sa lalong madaling panahon