Direnci yukarı çekin ve aşağı çekin

Direnç nedir?

Dirençler, elektronik devrelerde ve ürünlerde bolca kullanılan akım sınırlayıcı cihazlardır. Üzerinden akım geçtiğinde direnç sağlayan pasif bir bileşendir. Birçok farklı direnç türü vardır. Direnç, in işareti ile Ohm cinsinden ölçülür.

Çekme ve Aşağı Çekme Direnci nedir ve neden onlara ihtiyacımız var?

Dijital bir devreyi düşünürsek, pinler her zaman 0 veya 1'dir. Bazı durumlarda, durumu 0'dan 1'e veya 1'den 0'a değiştirmemiz gerekir. Her iki durumda da, dijital pini ya 0 olarak tutmamız gerekir. ve sonra durumu 1 olarak değiştirin veya 0 tutup sonra 1 olarak değiştirmemiz gerekir. Her iki durumda da, dijital pini ' Yüksek ' veya ' Düşük ' yapmamız gerekir, ancak yüzen bırakılamaz.

Bu nedenle, her durumda, durum aşağıda gösterildiği gibi değişir.

Şimdi, Yüksek ve Düşük değerini gerçek gerilim değeriyle değiştirirsek, Yüksek mantık seviyesi YÜKSEK (diyelim ki 5V) ve Düşük, zemin veya 0v olacaktır.

Bir Yukarı Çekme direnci, dijital pinin varsayılan durumunu Yüksek veya mantık seviyesinde (yukarıdaki görüntüde 5V'dir) yapmak için kullanılır ve bir Aşağı Çekme direnci tam tersini yapar, dijitalin varsayılan durumunu yapar Düşük (0V) olarak pin.

Ama neden bu dirençlere ihtiyacımız var, bunun yerine dijital mantık pinlerini doğrudan Mantık seviyesi voltajına veya aşağıdaki resimdeki gibi toprağa bağlayabiliriz?

Biz bunu yapamadık. Dijital devre düşük akımda çalıştığından, mantık pinlerini doğrudan besleme voltajına veya toprağa bağlamak iyi bir seçim değildir. Doğrudan bağlantı, kısa devre gibi akım akışını eninde sonunda artırdığından, hassas mantık devresine zarar verebilir ve bu tavsiye edilmez. Akım akışını kontrol etmek için, bu aşağı çekme veya yukarı çekme dirençlerine ihtiyacımız var. Bir kaldırma direnci, besleme voltajı kaynağından dijital giriş pinlerine kontrollü akım akışına izin verir, burada aşağı çekme dirençleri dijital pinlerden toprağa akım akışını etkili bir şekilde kontrol edebilir. Aynı zamanda her iki direnç, çekme ve yukarı çekme dirençleri dijital durumu Düşük veya Yüksek olarak tutar.

Pull-up ve Pull-down dirençleri nerede ve nasıl kullanılır?

Dijital mantık pimlerinin toprak ve VCC ile kısa devre yaptığı yukarıdaki mikrodenetleyici görüntüsünü referans alarak, yukarı ve aşağı çekme dirençlerini kullanarak bağlantıyı değiştirebiliriz.

Diyelim ki, varsayılan bir mantık durumuna ihtiyacımız var ve durumu bazı etkileşim veya harici çevre birimleriyle değiştirmek istiyoruz, yukarı çekme veya aşağı çekme dirençleri kullanıyoruz.

Çekme Dirençleri

Varsayılan olarak yüksek duruma ihtiyacımız varsa ve bazı harici etkileşimle durumu Düşük olarak değiştirmek istiyorsak, aşağıdaki görüntüdeki gibi Çekme direncini kullanabiliriz.

Dijital lojik giriş pini P0.5, SW1 anahtarı kullanılarak mantık 1 veya Yüksek'ten mantık 0 veya Düşük'e değiştirilebilir. R1 direnci bir yukarı-çekme rezistörü olarak davranmaktadır. 5V'luk besleme kaynağından gelen mantık gerilimi ile bağlanır. Bu nedenle, anahtara basılmadığında, mantıksal giriş pini her zaman 5V'luk bir varsayılan gerilime sahiptir veya pim, anahtara basılıncaya ve pim toprağa kısa devre yapıp mantığı Düşük hale getirene kadar her zaman Yüksek'tir.

Ancak pinin direkt olarak şasiye veya Vcc'ye kısa devre yapılamayacağını belirttiğimiz gibi bu kısa devre durumu nedeniyle devrenin zarar görmesine neden olacak ancak bu durumda yine kapalı şalter kullanılarak şasiye kısa devre oluyor. Ama dikkatli bakın, aslında kısaltılmıyor. Çünkü ohm yasasına göre, çekme direnci nedeniyle az miktarda akım kaynaktan dirençlere ve anahtara akacak ve ardından toprağa ulaşacaktır.

Bu pull-up direncini kullanmazsak, anahtara basıldığında çıkış doğrudan toprağa kısa devre yapacaktır, diğer yandan anahtar açıldığında mantık seviye pini yüzer ve bazılarını istenmeyen hale getirebilir. sonuç.

Aşağı Çekme Direnci

Aynı şey aşağı çekme direnci için de geçerlidir. Aşağı çekme direncinin bağlantı ile gösterildiği aşağıdaki bağlantıyı düşünün.

Yukarıdaki resimde tam tersi bir şey oluyor. Zemin veya 0 V ile bağlı indirme direnci, R1. Böylelikle dijital mantık seviye pini P0.3, anahtara basılıncaya ve mantık seviyesi pini yüksek olana kadar varsayılan 0 yapar. Böyle bir durumda, az miktarda akım 5V kaynaktan toprağa kapalı anahtar ve Pull-down direnci kullanılarak akar, dolayısıyla mantık seviye pininin 5V kaynağı ile kısa devre yapmasını engeller.

Bu nedenle, çeşitli mantık seviyesi devreleri için Yukarı Çekme ve Aşağı Çekme dirençlerini kullanabiliriz. En çok çeşitli gömülü donanımlarda, tek kablolu protokol sisteminde, bir mikroçipteki çevresel bağlantılarda, Raspberry Pi, Arduino ve çeşitli gömülü sektörlerin yanı sıra CMOS ve TTL girişlerinde yaygındır.

Çekme ve Aşağı Çekme Dirençleri için Gerçek Değerlerin Hesaplanması

Şimdi, Yukarı Çekme ve Aşağı Çekme direncini nasıl kullanacağımızı bildiğimiz için, soru bu dirençlerin değeri ne olacak? Bununla birlikte, birçok dijital mantık seviyesi devrelerinde, 2k ila 4.7k arasında değişen çekme veya aşağı çekme dirençleri görebiliriz. Ama gerçek değer ne olacak?

Bunu anlamak için mantık voltajının ne olduğunu bilmemiz gerekiyor? Ne kadar voltaj Mantık düşük olarak adlandırılır ve Ne kadarı Mantık Yüksek olarak adlandırılır?

Çeşitli mantık seviyeleri için, çeşitli mikro denetleyiciler mantık yüksek ve mantık düşük için farklı bir aralık kullanır.

Bir Transistör-Transistör Mantığı (TTL) Seviye girişini düşünürsek, aşağıdaki grafik, Mantık yüksek belirleme için minimum mantık voltajını ve mantığı 0 veya Düşük olarak algılamak için maksimum mantık voltajını gösterecektir.

Gördüğümüz gibi, TTL mantığı için mantık 0 için maksimum voltaj 0.8V'dur. Yani 0,8V'den az verirsek mantık seviyesi 0 olarak kabul edilecektir. Diğer yandan maksimum 5,25V'a 2V'den fazla verirsek mantık Yüksek olarak kabul edilecektir. Ancak 0.8V ile 2V arasında boş bir bölgedir, bu gerilimde mantığın Yüksek veya Düşük olarak kabul edileceği garanti edilemez. Bu nedenle, güvenli taraf için, TTL mimarisinde, 0V ila 0.8V'u Düşük olarak ve 2V ila 5V'yi Yüksek olarak kabul ediyoruz, bu da Düşük ve Yüksek'in bu marjinal voltajdaki mantık yongaları tarafından tanınması garanti edilmektedir.

Değeri belirlemek için formül basit Ohm yasasıdır. Ohm yasasına göre formül şu şekildedir:

V = I x R R = V / I

Çekme direnci durumunda, V kaynak voltajı olacaktır - Yüksek olarak kabul edilen minimum voltaj.

Ve akım, mantık pimleri tarafından batırılan maksimum akım olacaktır.

Yani, R _pull-up = (V _besleme - V _{H (dak)}) / I _lavabo

V _beslemesinin besleme voltajı olduğu yerde, V _{H (min)} Yüksek olarak kabul edilen minimum voltajdır ve I _sink ise dijital pin tarafından batırılan maksimum akımdır.

Aynı şey, aşağı çekme direnci için de geçerlidir. Ancak formülde küçük bir değişiklik var.

R _{yukarı çekme} = (V _{L (maks)} - 0) / I _kaynağı

Burada (V _{L (maks)} , maksimum voltaj mantık Düşük olarak kabul edilir ve I _kaynağı , dijital pin tarafından sağlanan maksimum akımdır.

Pratik Örnek

Besleme kaynağının 3.3V ve kabul edilebilir mantık yüksek voltajının 3V olduğu bir mantık devremiz olduğunu varsayalım ve akımı maksimum 30uA batırabiliriz, o zaman bu şekilde formülü kullanarak çekme direncini seçebiliriz.

Şimdi, devrenin 1V'yi maksimum mantık Düşük voltaj olarak kabul ettiği ve 200uA'ya kadar akım kaynağı olabileceği yukarıda belirtilen aynı örneği ele alırsak, o zaman Aşağı Çekme direnci,

Yukarı Çekme ve Aşağı Çekme Dirençleri hakkında daha fazla bilgi

Çekme veya Çekme direnci eklemenin yanı sıra, günümüz mikro denetleyicisi, mikro denetleyici biriminin içinde bulunan dijital I / O pinleri için dahili yukarı çekme dirençlerini destekler. Maksimum durumlarda zayıf bir çekme olmasına rağmen, akımın çok düşük olduğu anlamına gelir.

Genellikle, 2 veya 3'ten fazla dijital giriş-çıkış pini için yukarı çekmemiz gerekir, böyle bir durumda bir direnç ağı kullanılır. Entegre edilmesi kolaydır ve daha düşük pin sayısı sağlar.

Direnç ağı veya SIP dirençleri olarak adlandırılır.

Bu, direnç ağının sembolüdür. Pin 1 direnç pinlerine bağlanır, bu pinin Yukarı Çekme için VCC'ye veya Aşağı Çekme amacıyla Toprağa bağlanması gerekir. Bu SIP direncini kullanarak, bağımsız dirençler ortadan kaldırılır, böylece bileşen sayısı ve karttaki alan azaltılır. Birkaç ohm'dan kilo-ohm'a kadar değişen çeşitli değerlerde mevcuttur.