Повуците и спустите отпорник

Шта је отпорник?

Отпорници су уређаји који ограничавају струју и обилно се користе у електроничким круговима и производима. То је пасивна компонента која пружа отпор када струја пролази кроз њу. Постоји много различитих врста отпорника. Отпор се мери у Охм са знаком Ω.

Шта су пулл-уп и пулл-довн отпорници и зашто су нам потребни?

Ако узмемо у обзир дигитално коло, пинови увек морају бити 0 или 1. У неким случајевима морамо да променимо стање са 0 на 1 или са 1 на 0. У оба случаја, морамо да држимо дигитални пин било 0 а затим промените стање у 1 или треба да га задржимо 0, а затим променимо у 1. У оба случаја дигитални пин треба да направимо или „ Хигх “ или „ Лов “, али не може да остане лебдећи.

Дакле, у сваком случају, стање се мења како је приказано у наставку.

Сада, ако заменимо високу и ниску вредност стварном вредношћу напона, тада ће Хигх бити логички ниво ХИГХ (рецимо 5В), а Лов ће бити земља или 0в.

Пулл-уп отпорник се користи за прављење дефаулт стање дигиталног пина као Високи или на нивоу логике (у слику изнад да је 5В) и пулл-довн отпорника не баш супротно, чини подразумевано стање дигитални пин као низак (0В).

Али зашто су нам потребни ти отпорници, уместо тога бисмо могли да повежемо дигиталне логичке пинове директно на напон нивоа логике или са земљом као на слици испод?

Па, нисмо могли ово. Како дигитално коло ради при слабој струји, повезивање логичких пинова директно на напон напајања или уземљење није добар избор. Како директна веза на крају повећава проток струје баш као кратки спој и може оштетити осетљиви логички круг што није препоручљиво. Да бисмо контролисали проток струје, требају нам отпорници који се спуштају или повлаче. Вучни отпорник омогућава контролисани проток струје од извора напона напајања до дигиталних улазних пинова, где би падајући отпорници могли ефикасно да контролишу проток струје од дигиталних пинова до земље. Истовремено, оба отпора, пулл-довн и пулл-уп отпорници држе дигитално стање или ниско или високо.

Где и како се користе пулл-уп и пулл-довн отпорници

Упућивањем на горњу слику микроконтролера, где су дигитални логички пинови кратко спојени са масом и ВЦЦ-ом, могли бисмо променити везу помоћу пулл-уп и пулл-довн отпорника.

Претпоставимо да нам треба подразумевано логичко стање и желимо да променимо стање неком интеракцијом или спољним периферним уређајима, користимо пулл-уп или пулл-довн отпоре.

Вучни отпорници

Ако нам је стандардно високо стање потребно и желимо да променимо стање на ниско помоћу неке спољне интеракције, можемо користити пулл-уп отпор као на слици доле -

Пин за дигитални логички улаз П0.5 може се пребацити са логике 1 или високе на логику 0 или ниску помоћу прекидача СВ1. Р1 отпорник дјелује као пулл-уп отпорник. Повезан је са логичким напоном од извора напајања од 5В. Дакле, када се прекидач не притиска, логички улазни пин увек има задани напон од 5В или је пин увек висок док се прекидач не притисне и пин се кратко споји на масу што га чини логичким ниским.

Међутим, као што смо навели да затик не може бити директно спојен на масу или Вцц, јер ће то на крају довести до оштећења кола због стања кратког споја, али у овом случају, поново долази до кратког споја на масу помоћу затвореног прекидача. Али, пажљиво погледајте, заправо се не скраћује. Јер, према закону ома, због отпора натезања, мала количина струје ће тећи од извора до отпорника и прекидача, а затим доћи до земље.

Ако не користимо овај пулл-уп отпорник, излаз ће се директно спојити на масу када се притисне прекидач, с друге стране, када се прекидач отвори, пински ниво логике ће плутати и могао би створити неке непожељне резултат.

Повуците отпорник

Иста ствар важи и за Пулл-довн отпорник. Размотрите доњу везу где је приказан падајући отпорник са везом-

На горњој слици се догађа управо супротно. Пулл-довн отпорником Р1 која је повезана са земљом или 0В. Тако је пин за дигитални логички ниво П0.3 постављен као подразумевани 0 док се прекидач не притисне и пин логичког нивоа постане висок. У том случају, мала количина струје тече од извора 5В до земље помоћу затвореног прекидача и падајућег отпора, што спречава да се пин логичког нивоа кратко споји са извором 5В.

Дакле, за различите склопове логичког нивоа можемо да користимо вучне и повлачне отпорнике. Најчешћи је у разном уграђеном хардверу, једножичном протоколарном систему, периферним везама у микрочипу, Распберри Пи, Ардуино и разним уграђеним секторима, као и за ЦМОС и ТТЛ улазе.

Израчунавање стварних вредности за пулл-уп и пулл-довн отпорнике

Сада, док знамо како се користи пулл-уп и пулл-довн отпорник, поставља се питање која ће бити вредност тих отпорника? Иако у многим склоповима дигиталног логичког нивоа можемо видети пулл-уп или пулл-довн отпоре у распону од 2к до 4,7к. Али која ће бити стварна вредност?

Да бисмо то разумели, морамо знати који је логички напон? Колики се напон назива Логиц Лов и Колико Логиц Хигх?

За различите нивое логике, различити микроконтролери користе различит опсег за логику високу и логику ниску.

Ако узмемо у обзир улаз транзистор-транзисторска логика (ТТЛ), доњи графикон ће приказати минимални логички напон за високо одређивање логике и максимални логички напон за откривање логике као 0 или низак.

Као што видимо, да је за ТТЛ логику максимални напон за логику 0 0,8В. Дакле, ако пружимо мање од 0,8 В, логички ниво ће бити прихваћен као 0. С друге стране, ако пружимо више од 2 В до максималних 5,25 В, логика ће бити прихваћена као висока. Али на 0,8 В до 2 В то је празно подручје, при том напону не може се гарантовати да ће логика бити прихваћена као висока или ниска. Дакле, за сигурну страну, у ТТЛ архитектури прихватамо 0В до 0,8В као ниску и 2В до 5В као високу, што је загарантовано да ће ниски и високи бити препознати од логичких чипова при том граничном напону.

Да би се утврдила вредност, формула је једноставан Охмов закон. Према закону ома, формула је

В = И к Р Р = В / И

У случају пулл-уп отпора, В ће бити напон извора - минимални напон прихваћен као Хигх.

А струја ће бити максимална струја потопљена логичким пиновима.

Тако, Р _{пулл-уп} = (В _{напајање} - В _{Х (мин)}) / И _тоне

Тамо где је В _{напајање} напон напајања, В _{Х (мин)} је минимално прихваћени напон као Високи, а И _синк је максимална струја потопљена дигиталним пином.

Иста ствар је применљива и на Пулл-довн отпорник. Али формула има малу промену.

Р _{пулл-уп} = (В _{Л (мак)} - 0) / И _извор

Где је (В _{Л (мак)} максимални напон прихваћен као логички низак, а И _извор је максимална струја коју даје дигитални пин.

Практични пример

Претпоставимо да имамо логички круг где је извор напајања 3,3 В, а прихватљиви логички високи напон 3 В, и могли бисмо да потопимо струју максимално 30 уА, а затим можемо да одаберемо пулл-уп отпор користећи формулу попут ове -

Сада, ако узмемо у обзир исти горе наведени пример, где коло прихвата 1В као максимални логички низак напон и може да произведе до 200уА струје, тада ће бити Пулл-довн отпорник,

Више о вучним и отпорним отпорницима

Поред додавања пулл-уп или пулл-довн отпорника, савремени микроконтролер подржава унутрашње пулл-уп отпорнике за дигиталне И / О пинове који су присутни у јединици микроконтролера. Иако је у максималном броју случајева то слабо повлачење, значи да је струја врло мала.

Често нам је потребно повући више од 2 или 3 дигитална улазно-излазна пина, у том случају се користи мрежа отпорника. Једноставно је интегрисати и обезбедити нижи број пинова.

Назива се отпорничком мрежом или СИП отпорницима.

Ово је симбол отпорничке мреже. Пин 1 је повезан са отпорним пиновима, овај пин мора бити повезан на ВЦЦ за повлачење или на масу за повлачење. Коришћењем овог СИП отпорника елиминишу се појединачни отпорници чиме се смањује број компонената и простор на плочи. Доступан је у различитим вредностима, у распону од неколико ома до кило-ома.