Puxe o resistor para cima e para baixo

O que é resistor?

Os resistores são dispositivos limitadores de corrente e são usados ​​abundantemente em circuitos eletrônicos e produtos. É um componente passivo que oferece resistência quando a corrente flui por ele. Existem muitos tipos diferentes de resistores. A resistência é medida em Ohm com um sinal de Ω.

O que são resistores pull-up e pull-down e por que precisamos deles?

Se considerarmos um circuito digital, os pinos são sempre 0 ou 1. Em alguns casos, precisamos alterar o estado de 0 para 1 ou de 1 para 0. Em ambos os casos, precisamos manter o pino digital 0 e então mude o estado para 1 ou precisamos mantê-lo 0 e então mudar para 1. Em ambos os casos, precisamos tornar o pino digital ' Alto ' ou ' Baixo ', mas não pode ficar flutuando.

Portanto, em cada caso, o estado é alterado conforme mostrado abaixo.

Agora, se substituirmos os valores High e Low pelo valor real da tensão, então High será o nível lógico HIGH (digamos 5V) e Low será o terra ou 0v.

Um resistor pull-up é usado para tornar o estado padrão do pino digital alto ou para o nível lógico (na imagem acima é 5V) e um resistor pull-down faz exatamente o oposto, torna o estado padrão do digital pino como baixo (0V).

Mas por que precisamos desses resistores em vez de podermos conectar os pinos lógicos digitais diretamente à tensão do nível lógico ou com o aterramento como na imagem abaixo?

Bem, não poderíamos fazer isso. Como o circuito digital funciona em baixa corrente, conectar os pinos lógicos diretamente à tensão de alimentação ou ao aterramento não é uma boa escolha. Como a conexão direta eventualmente aumenta o fluxo de corrente assim como o curto-circuito e pode danificar o circuito lógico sensível, o que não é aconselhável. Para controlar o fluxo de corrente, precisamos daqueles resistores pull-down ou pull up. Um resistor pull-up permite o fluxo de corrente controlado da fonte de tensão de alimentação para os pinos de entrada digital, onde os resistores pull-down podem controlar efetivamente o fluxo de corrente dos pinos digitais para o solo. Ao mesmo tempo, ambos os resistores, resistores pull-down e pull-up mantêm o estado digital Baixo ou Alto.

Onde e como usar resistores pull-up e pull-down

Fazendo referência à imagem do microcontrolador acima, onde os pinos lógicos digitais estão em curto com o terra e VCC, poderíamos alterar a conexão usando resistores pull-up e pull-down.

Suponha que precisamos de um estado lógico padrão e queremos mudar o estado por alguma interação ou periféricos externos, usamos resistores pull-up ou pull-down.

Resistores pull-up

Se precisarmos do estado alto como padrão e quisermos mudar o estado para baixo por alguma interação externa, podemos usar o resistor pull-up como a imagem abaixo-

O pino P0.5 da entrada lógica digital pode ser alternado da lógica 1 ou Alta para a lógica 0 ou Baixa usando a chave SW1. O resistor R1 está atuando como um resistor pull-up. Ele é conectado com a tensão lógica da fonte de alimentação de 5V. Portanto, quando a chave não está sendo pressionada, o pino de entrada lógica tem sempre uma tensão padrão de 5 V ou o pino está sempre alto até que a chave seja pressionada e o pino em curto com o aterramento, tornando-o lógico baixo.

No entanto, como afirmamos que o pino não pode ser diretamente em curto com o terra ou Vcc, pois isso eventualmente fará o circuito danificado devido à condição de curto-circuito, mas neste caso, ele está novamente em curto com o terra usando a chave fechada. Mas, olhe com cuidado, ele não está realmente entrando em curto. Porque, de acordo com a lei de ohms, devido à resistência de pull-up, uma pequena quantidade de corrente fluirá da fonte para os resistores e a chave e então alcançará o solo.

Se não usarmos este resistor pull-up, a saída ficará diretamente em curto com o terra quando a chave for pressionada, por outro lado, quando a chave for aberta, o pino do nível lógico estará flutuando e pode tornar alguns indesejáveis resultado.

Resistor de redução

A mesma coisa é verdadeira para o resistor pull-down. Considere a conexão abaixo onde o resistor pull-down é mostrado com a conexão

Na imagem acima, algo exatamente oposto está acontecendo. O resistor pull-down R1 que está conectado ao aterramento ou 0V. Tornando assim o pino P0.3 do nível lógico digital como 0 padrão até que a chave seja pressionada e o pino do nível lógico fique alto. Nesse caso, a pequena quantidade de corrente flui da fonte de 5 V para o solo usando a chave fechada e o resistor pull-down, evitando que o pino de nível lógico entre em curto com a fonte de 5 V.

Portanto, para vários circuitos de nível lógico, podemos usar resistores pull-up e pull-down. É mais comum em vários hardwares embarcados, sistema de protocolo de um fio, conexões periféricas em um microchip, Raspberry Pi, Arduino e vários setores embarcados, bem como para as entradas CMOS e TTL.

Calculando os valores reais para resistores pull-up e pull-down

Agora, como sabemos como usar o resistor pull-up e pull-down, a questão é qual será o valor desses resistores? Embora, em muitos circuitos de nível lógico digital, possamos ver resistores pull-up ou pull-down variando de 2k a 4,7k. Mas qual será o valor real?

Para entender isso, precisamos saber qual é a tensão lógica? Quanta tensão é referida como Logic low e Quanto é referida como Logic High?

Para vários níveis lógicos, vários microcontroladores usam uma faixa diferente para lógica alta e lógica baixa.

Se considerarmos uma entrada de nível Transistor-Transistor Logic (TTL), o gráfico abaixo mostrará a tensão lógica mínima para a determinação Lógica alta e a tensão lógica máxima para detectar a lógica como 0 ou Baixa.

Como podemos ver, para a lógica TTL, a tensão máxima para a lógica 0 é 0,8V. Portanto, se fornecermos menos de 0,8 V, o nível lógico será aceito como 0. Por outro lado, se fornecermos mais de 2 V ao máximo de 5,25 V, a lógica será aceita como Alta. Mas de 0,8 V a 2 V, é uma região em branco, nessa tensão não pode ser garantido que a lógica será aceita como Alta ou Baixa. Portanto, para o lado seguro, na arquitetura TTL, aceitamos 0 V a 0,8 V como Baixo e 2 V a 5 V como Alto, o que garante que Baixo e Alto serão reconhecidos pelos chips lógicos naquela tensão marginal.

Para determinar o valor, a fórmula é a lei de Ohms simples. De acordo com a lei de ohms, a fórmula é

V = I x R R = V / I

No caso do resistor pull-up, o V será a tensão da fonte - tensão mínima aceita como Alta.

E a corrente será a corrente máxima absorvida pelos pinos lógicos.

Então, R _pull-up = (V _suprimento - V _{H (min)}) / Eu _afundo

Onde V _supply é a tensão de alimentação, V _{H (min)} é a tensão mínima aceita como Alta, e I _sink é a corrente máxima absorvida pelo pino digital.

A mesma coisa se aplica ao resistor pull-down. Mas a fórmula tem uma ligeira mudança.

R _pull-up = (V _{L (max)} - 0) / _fonte I

Onde (V _{L (máx.) A} tensão máxima é aceita como baixa lógica e a _fonte I é a corrente máxima fornecida pelo pino digital.

Exemplo Prático

Suponha que temos um circuito lógico onde a fonte de alimentação é 3,3 V e a alta tensão lógica aceitável é 3 V, e podemos absorver uma corrente máxima de 30uA, então podemos escolher o resistor pull-up usando a fórmula desta forma-

Agora, se considerarmos o mesmo exemplo declarado acima, onde o circuito aceita 1V como a tensão máxima lógica de baixa e pode fornecer até 200uA de corrente, então o resistor pull-down será,

Mais sobre resistores pull-up e pull-down

Além de adicionar resistor pull-up ou pull-down, o microcontrolador moderno suporta resistores pull up internos para pinos de E / S digitais que estão presentes dentro da unidade do microcontrolador. Embora em casos máximos seja um pull-up fraco, significa que a corrente é muito baixa.

Freqüentemente, precisamos extrair mais de 2 ou 3 pinos de entrada-saída digital, nesse caso, uma rede de resistores é usada. É fácil de integrar e fornecer contagens de pinos mais baixas.

É chamado de rede de resistores ou resistores SIP.

Este é o símbolo da rede de resistores. O pino 1 é conectado com os pinos do resistor, este pino precisa ser conectado ao VCC para pull-up ou ao terra para fins de pull-down. Ao usar este resistor SIP, resistores individuais são eliminados, reduzindo assim a contagem de componentes e espaço na placa. Ele está disponível em vários valores, variando de poucos ohms a quilo-ohms.