Tire hacia arriba y hacia abajo de la resistencia

¿Qué es la resistencia?

Las resistencias son dispositivos limitadores de corriente que se utilizan abundantemente en circuitos y productos electrónicos. Es un componente pasivo que proporciona resistencia cuando la corriente fluye a través de él. Hay muchos tipos diferentes de resistencias. La resistencia se mide en ohmios con un signo de Ω.

¿Qué son las resistencias pull-up y pull-down y por qué las necesitamos?

Si consideramos un circuito digital, los pines son siempre 0 o 1. En algunos casos, necesitamos cambiar el estado de 0 a 1 o de 1 a 0. En cualquier caso, debemos mantener el pin digital 0 y luego cambiamos el estado a 1 o debemos mantenerlo en 0 y luego cambiar a 1. En ambos casos, necesitamos hacer que el pin digital sea ' Alto ' o ' Bajo ' pero no puede dejarse flotando.

Entonces, en cada caso, el estado cambia como se muestra a continuación.

Ahora, si reemplazamos el valor Alto y Bajo con el valor de voltaje real, entonces el Alto será el nivel lógico ALTO (digamos 5V) y el Bajo será el suelo o 0v.

Se usa una resistencia Pull-up para hacer que el estado predeterminado del pin digital sea Alto o al nivel lógico (en la imagen de arriba es 5V) y una resistencia Pull-Down hace exactamente lo contrario, hace que el estado predeterminado del digital pin como Bajo (0V).

Pero, ¿por qué necesitamos esas resistencias? ¿Podríamos conectar los pines lógicos digitales directamente al voltaje del nivel lógico o con el suelo como en la imagen de abajo?

Bueno, no pudimos hacer esto. Como el circuito digital funciona con baja corriente, conectar los pines lógicos directamente a la tensión de alimentación oa tierra no es una buena opción. Como la conexión directa eventualmente aumenta el flujo de corriente al igual que el cortocircuito y podría dañar el circuito lógico sensible, lo cual no es aconsejable. Para controlar el flujo de corriente, necesitamos esas resistencias pull-down o pull-up. Una resistencia pull-up permite un flujo de corriente controlado desde la fuente de voltaje de suministro a los pines de entrada digital, donde las resistencias pull-down podrían controlar eficazmente el flujo de corriente desde los pines digitales al suelo. Al mismo tiempo, ambas resistencias, las resistencias pull-down y pull-up mantienen el estado digital bajo o alto.

Dónde y cómo usar resistencias pull-up y pull-down

Al hacer referencia a la imagen del microcontrolador anterior, donde los pines lógicos digitales están en cortocircuito con la tierra y VCC, podríamos cambiar la conexión usando resistencias pull-up y pull-down.

Supongamos que necesitamos un estado lógico predeterminado y queremos cambiar el estado mediante alguna interacción o periféricos externos, usamos resistencias pull-up o pull-down.

Resistencias pull-up

Si necesitamos el estado alto como predeterminado y queremos cambiar el estado a Bajo mediante alguna interacción externa, podemos usar la resistencia Pull-up como la imagen a continuación-

El pin de entrada lógica digital P0.5 se puede alternar de 1 lógico o alto al 0 lógico o bajo usando el interruptor SW1. La resistencia R1 actúa como una resistencia pull-up. Está conectado con el voltaje lógico de la fuente de alimentación de 5V. Por lo tanto, cuando no se presiona el interruptor, el pin de entrada lógica siempre tiene un voltaje predeterminado de 5V o el pin siempre es Alto hasta que se presiona el interruptor y el pin se pone en cortocircuito a tierra, lo que lo convierte en lógica Baja.

Sin embargo, como dijimos, el pin no se puede cortocircuitar directamente a tierra o Vcc, ya que esto eventualmente dañará el circuito debido a una condición de cortocircuito, pero en este caso, nuevamente se está cortocircuitando a tierra usando el interruptor cerrado. Pero, mire con cuidado, en realidad no se está acortando. Porque, según la ley de ohmios, debido a la resistencia de pull-up, una pequeña cantidad de corriente fluirá desde la fuente a las resistencias y al interruptor y luego llegará al suelo.

Si no usamos esta resistencia pull-up, la salida se acortará directamente a tierra cuando se presione el interruptor, por otro lado, cuando el interruptor esté abierto, el pin de nivel lógico flotará y podría hacer algo indeseable. resultado.

Resistencia de extracción

Lo mismo ocurre con la resistencia Pull-down. Considere la siguiente conexión donde se muestra la resistencia desplegable con la conexión-

En la imagen de arriba, sucede exactamente lo contrario. La resistencia desplegable R1 que está conectada a tierra o 0V. Por lo tanto, el pin de nivel lógico digital P0.3 es 0 predeterminado hasta que se presione el interruptor y el pin de nivel lógico se vuelva alto. En tal caso, la pequeña cantidad de corriente fluye desde la fuente de 5 V al suelo usando el interruptor cerrado y la resistencia de bajada, evitando así que el pin de nivel lógico se cortocircuite con la fuente de 5 V.

Entonces, para varios circuitos de nivel lógico, podemos usar resistencias Pull-up y Pull-down. Es más común en varios hardware integrado, sistema de protocolo de un cable, conexiones periféricas en un microchip, Raspberry Pi, Arduino y varios sectores integrados, así como para las entradas CMOS y TTL.

Cálculo de los valores reales para resistencias pull-up y pull-down

Ahora, como sabemos cómo usar la resistencia Pull-up y Pull-down, la pregunta es ¿cuál será el valor de esas resistencias? Aunque, en muchos circuitos de nivel lógico digital podemos ver resistencias pull-up o pull-down que van desde 2k a 4.7k. Pero, ¿cuál será el valor real?

Para entender esto, necesitamos saber cuál es el voltaje lógico. ¿Cuánto voltaje se conoce como lógica baja y cuánto se denomina lógica alta?

Para varios niveles lógicos, varios microcontroladores utilizan un rango diferente para la lógica alta y la lógica baja.

Si consideramos una entrada de nivel de lógica de transistor-transistor (TTL), el siguiente gráfico mostrará el voltaje lógico mínimo para la determinación alta lógica y el voltaje lógico máximo para detectar la lógica como 0 o bajo.

Como podemos ver, para la lógica TTL, el voltaje máximo para la lógica 0 es 0.8V. Entonces, si proporcionamos menos de 0,8 V, el nivel lógico se aceptará como 0. Por otro lado, si proporcionamos más de 2 V hasta el máximo de 5,25 V, la lógica se aceptará como Alta. Pero a 0,8 V a 2 V, es una región en blanco, a ese voltaje no se puede garantizar que la lógica se acepte como Alta o Baja. Entonces, por el lado seguro, en la arquitectura TTL, aceptamos 0V a 0.8V como Bajo y 2V a 5V como Alto, lo que garantiza que los chips lógicos reconocerán el Bajo y el Alto a ese voltaje marginal.

Para determinar el valor, la fórmula es la ley de Ohm simple. Según la ley de ohmios, la fórmula es

V = Yo x R R = V / Yo

En el caso de la resistencia Pull-up, V será el voltaje de la fuente - voltaje mínimo aceptado como Alto.

Y la corriente será la corriente máxima absorbida por los pines lógicos.

Entonces, R _pull-up = (V _suministro - V _{H (min)}) / I _hundimiento

Donde el _suministro V es el voltaje de suministro, V _{H (min)} es el voltaje mínimo aceptado como Alto, y I _sumidero es la corriente máxima absorbida por el pin digital.

Lo mismo es aplicable a la resistencia Pull-down. Pero la fórmula tiene un ligero cambio.

R _pull-up = (V _{L (máx)} - 0) / I _fuente

Donde (V _{L (máx.)} El voltaje máximo se acepta como bajo lógico, y la _fuente I es la corriente máxima generada por el pin digital.

Ejemplo practico

Supongamos que tenemos un circuito lógico donde la fuente de suministro es 3.3V y el alto voltaje lógico aceptable es 3V, y podríamos hundir un máximo de corriente de 30uA, luego podemos elegir la resistencia pull-up usando la fórmula de esta manera:

Ahora, si consideramos el mismo ejemplo indicado anteriormente, donde el circuito acepta 1V como el voltaje bajo lógico máximo y podría generar hasta 200uA de corriente, entonces la resistencia de pull-down será,

Más sobre resistencias pull-up y pull-down

Además de agregar una resistencia pull-up o pull-down, el microcontrolador de hoy en día admite resistencias pull up internas para pines de E / S digitales que están presentes dentro de la unidad del microcontrolador. Aunque en los casos máximos es un pull-up débil, significa que la corriente es muy baja.

A menudo, necesitamos levantar más de 2 o 3 pines de entrada y salida digitales, en tal caso se usa una red de resistencias. Es fácil de integrar y proporciona un menor número de pines.

Se llama red de resistencias o resistencias SIP.

Este es el símbolo de la red de resistencias. El pin 1 está conectado con los pines de la resistencia, este pin debe estar conectado a VCC para pull-up o al suelo para fines de pull-down. Al usar esta resistencia SIP, se eliminan las resistencias individuales, reduciendo así el número de componentes y el espacio en la placa. Está disponible en varios valores, desde unos pocos ohmios hasta kiloohmios.