Издърпайте и издърпайте резистора

Какво е резистор?

Резисторите са устройства за ограничаване на тока, с които се използват изобилно в електронни схеми и продукти. Това е пасивен компонент, който осигурява съпротивление при преминаване на ток през него. Има много различни видове резистори. Съпротивлението се измерва в Ohm със знак Ω.

Какво представляват издърпващ и изтеглящ резистор и защо се нуждаем от тях?

Ако разгледаме цифрова верига, щифтовете винаги трябва да са или 0, или 1. В някои случаи трябва да променим състоянието от 0 на 1 или от 1 до 0. Във всеки случай трябва да задържим цифровия щифт или 0 и след това променете състоянието на 1 или трябва да го задържите 0 и след това да промените на 1. И в двата случая трябва да направим цифровия щифт или „ Високо “ или „ Ниско “, но той не може да остане плаващ.

Така че, във всеки случай състоянието се променя, както е показано по-долу.

Сега, ако заменим високата и ниската стойност с действителната стойност на напрежението, тогава High ще бъде логическото ниво HIGH (да кажем 5V), а Low ще бъде земята или 0v.

А гостилница резистор се използва за състоянието по подразбиране на цифровия щифт като висока или до нивото на логиката (в изображението по-горе, че е 5V) и резистор падащо се точно обратното, това прави състоянието по подразбиране на вашия цифров щифт като нисък (0V).

Но защо се нуждаем от тези резистори, вместо да можем да свържем цифровите логически щифтове директно към напрежението на нивото на логиката или към земята като изображението по-долу?

Е, не можахме да направим това. Тъй като цифровата верига работи при слаб ток, свързването на логическите щифтове директно към захранващото напрежение или земята не е добър избор. Тъй като директната връзка в крайна сметка увеличава токовия поток точно като късо съединение и може да повреди чувствителната логическа верига, което не е препоръчително. За да контролираме текущия поток, имаме нужда от тези падащи или изтеглящи резистори. Издърпващ резистор позволява контролиран токов поток от източника на захранващо напрежение към цифровите входни щифтове, където падащите резистори могат ефективно да контролират токовия поток от цифровите щифтове към земята. В същото време и двата резистора, падащото и издърпващото съпротивление поддържат цифровото състояние ниско или високо.

Къде и как да използваме изтеглящи и падащи резистори

Като се позоваваме на горното изображение на микроконтролера, където цифровите логически щифтове са късо съединени със земята и VCC, бихме могли да променим връзката, като използваме изтеглящи и падащи резистори.

Да предположим, че се нуждаем от логическо състояние по подразбиране и искаме да променим състоянието чрез някакво взаимодействие или външни периферни устройства, използваме изтеглящи или падащи резистори.

Издърпващи резистори

Ако се нуждаем от високо състояние по подразбиране и искаме да променим състоянието на Low чрез някакво външно взаимодействие, можем да използваме Pull-up резистор като изображението по-долу

Цифровият логически вход P0.5 може да се превключва от логика 1 или висока на логика 0 или ниска с помощта на превключвателя SW1. В резистор R1 действа като разтегателен резистор. Той е свързан с логическото напрежение от източника на захранване 5V. Така че, когато превключвателят не е натиснат, логическият входен щифт винаги има напрежение по подразбиране 5V или щифтът винаги е висок, докато превключвателят не бъде натиснат и щифтът е късо на земята, което го прави логично ниско.

Въпреки това, както заявихме, че щифтът не може да бъде директно късо към земята или Vcc, тъй като това в крайна сметка ще доведе до повреда на веригата поради състояние на късо съединение, но в този случай тя отново се къси към земята, използвайки затворения ключ. Но, погледнете внимателно, всъщност не става късо. Тъй като, съгласно закона за ома, поради съпротивлението на изтегляне, малко количество ток ще изтече от източника към резисторите и превключвателя и след това ще достигне земята.

Ако не използваме този издърпващ резистор, изходът ще се окаже директно на земята при натискане на превключвателя, от друга страна, когато превключвателят ще бъде отворен, логическият щифт на нивото ще бъде плаващ и може да направи някои нежелани резултат.

Издърпайте надолу резистор

Същото важи и за падащия резистор. Помислете за връзката по-долу, където падащият резистор е показан с връзката-

В горното изображение се случва точно обратното. В резистор падащото R1, който е свързан със земята или 0V. По този начин се прави щифт P0.3 за цифрово логическо ниво по подразбиране 0, докато превключвателят се натисне и щифтът за логическо ниво стане висок. В такъв случай малкото количество ток тече от 5V източника към земята, използвайки затворения превключвател и намаляващ резистор, като по този начин предотвратява късото закрепване на щифта на логическото ниво с 5V източника.

Така че, за различни схеми на логическо ниво, можем да използваме издърпващи и падащи резистори. Най-често се среща в различен вграден хардуер, едножична протоколна система, периферни връзки в микрочип, Raspberry Pi, Arduino и различни вградени сектори, както и за CMOS и TTL входове.

Изчисляване на действителните стойности за изтеглящи и падащи резистори

Сега, тъй като знаем как да използваме издърпващ и изтеглящ резистор, въпросът е каква ще бъде стойността на тези резистори? Въпреки това, в много схеми на цифрово логическо ниво можем да видим изтеглящи или падащи резистори, вариращи от 2k до 4.7k. Но каква ще бъде действителната стойност?

За да разберем това, трябва да знаем какво е логическото напрежение? Колко напрежение се обозначава като Logic low и Колко се нарича Logic High?

За различни логически нива, различни микроконтролери използват различен обхват за логическа висока и логическа ниска.

Ако разгледаме вход за ниво на транзистор-транзисторна логика (TTL), под графиката ще се покаже минималното логическо напрежение за високото определяне на логиката и максималното логическо напрежение за откриване на логиката като 0 или ниско.

Както можем да видим, че за TTL логиката максималното напрежение за логика 0 е 0.8V. Така че, ако осигурим по-малко от 0.8V, логическото ниво ще се приеме за 0. От друга страна, ако осигурим повече от 2V до максималните 5.25V, логиката ще се приеме за високо. Но при 0.8V до 2V, това е празен регион, при това напрежение не може да се гарантира, че логиката ще бъде приета като висока или ниска. Така че, за безопасна страна, в архитектурата TTL приемаме 0V до 0.8V като ниско и 2V до 5V като високо, което гарантира, че ниските и високите ще бъдат разпознати от логическите чипове при това пределно напрежение.

За да се определи стойността, формулата е прост закон на Ома. Съгласно закона за ома, формулата е

V = I x R R = V / I

В случай на издърпващ резистор, V ще бъде напрежението на източника - минималното напрежение се приема като високо.

И токът ще бъде максималният ток, потопен от логическите щифтове.

Така, R _{изтегляне} = (V _{захранване} - V _{H (мин)}) / I _мивка

Когато V _{захранването} е захранващото напрежение, V _{H (min)} е минимално допустимото напрежение като Високо, а I _sink е максималният ток, погълнат от цифровия щифт.

Същото нещо е приложимо и за падащия резистор. Но формулата има малка промяна.

R _{изтегляне} = (V _{L (макс.)} - 0) / I _{източник}

Където (V _{L (макс.)} Максималното напрежение се приема като логично ниско, а I _{източник} е максималният ток, получен от цифровия щифт.

Практически пример

Да предположим, че имаме логическа верига, където източникът на захранване е 3.3V, а приемливото логическо високо напрежение е 3V и можем да потопим максимален ток от 30uA, тогава можем да изберем издърпващия резистор, използвайки формулата по този начин-

Сега, ако разгледаме същия пример, посочен по-горе, където веригата приема 1V като максимално логическо ниско напрежение и може да произведе до 200uA ток, тогава падащият резистор ще бъде,

Повече за изтеглящите и изтеглящите резистори

Освен добавяне на издърпващ или изтеглящ резистор, съвременният микроконтролер поддържа вътрешни издърпващи резистори за цифрови I / O щифтове, които се намират в микроконтролера. Въпреки че в максимални случаи това е слабо изтегляне, означава, че токът е много нисък.

Често се нуждаем от изтегляне за повече от 2 или 3 цифрови входно-изходни щифта, в такъв случай се използва резисторна мрежа. Лесно е да се интегрира и да се осигури по-малък брой пинове.

Нарича се резисторна мрежа или SIP резистори.

Това е символът на резисторната мрежа. Пин 1 е свързан с резисторните щифтове, този щифт трябва да бъде свързан към VCC за изтегляне или към земята за целите на изтегляне. Чрез използването на този SIP резистор отделни резистори се елиминират, като по този начин се намалява броят на компонентите и пространството в платката. Предлага се в различни стойности, вариращи от няколко ома до кило ома.