משוך כלפי מעלה ומשוך את הנגד

מה זה Resistor?

נגדים הם מכשירים המגבילים את זרם השימוש בהם בשפע במעגלי ומוצרי אלקטרוניקה. זהו רכיב פסיבי המספק התנגדות כאשר הזרם זורם דרכו. ישנם סוגים רבים ושונים של נגדים. ההתנגדות נמדדת באום עם סימן של Ω.

מהם נגדי Pull-Up ו- Pull-Down ומדוע אנו זקוקים להם?

אם ניקח בחשבון מעגל דיגיטלי, הפינים תמיד יהיו 0 או 1. במקרים מסוימים עלינו לשנות את המצב מ 0 ל 1 או מ 1 ל 0. בשני המקרים, אנחנו צריכים להחזיק את ה סיכה הדיגיטלית 0 ואז לשנות את המדינה 1 או שאנחנו צריכים להחזיק אותו 0 ולאחר מכן לשנות 1. בשני המקרים, אנחנו צריכים לעשות את הסיכה דיגיטלית או " גבוהה " או " נמוכה " אבל זה לא ניתן להשאיר צף.

לכן, בכל מקרה, המדינה משתנה כפי שמוצג להלן.

כעת, אם נחליף את הערך הגבוה והנמוך לערך המתח בפועל, אז הגבוה יהיה רמת ההיגיון HIGH (נניח 5V) ונמוך יהיה הקרקע או 0V.

נגד Pull-up משמש כדי להפוך את מצב ברירת המחדל של הסיכה הדיגיטלית ל- High או לרמת ההיגיון (בתמונה שלעיל הוא 5V) ונגד Pull-Down עושה בדיוק את ההפך, זה הופך את מצב ברירת המחדל של הדיגיטל. להצמיד כ- Low (0V).

אך מדוע אנו זקוקים לנגדים אלה במקום שנוכל לחבר את סיכות ההיגיון הדיגיטליות ישירות למתח רמת ההיגיון או לקרקע כמו התמונה למטה?

ובכן, לא יכולנו לעשות זאת. מכיוון שהמעגל הדיגיטלי עובד בזרם נמוך, חיבור סיכות ההיגיון ישירות למתח האספקה ​​או לקרקע אינו בחירה טובה. כיוון שחיבור ישיר מגביר בסופו של דבר את זרימת הזרם ממש כמו הקצר ויכול לפגוע במעגל ההיגיון הרגיש שאינו מומלץ. כדי לשלוט בזרימה הנוכחית, אנו זקוקים לאותם נגדים נפתחים או מושכים. נגד משיכה מאפשר זרימת זרם מבוקרת ממקור מתח האספקה ​​לסיכות הכניסה הדיגיטליות, כאשר הנגדים הנפתחים יכולים לשלוט ביעילות על זרימת הזרם מפינים דיגיטליים לקרקע. יחד עם זאת שני הנגדים, הנגדים הנפתחים והמשיכה מחזיקים את המצב הדיגיטלי נמוך או גבוה.

היכן וכיצד להשתמש בנגדי Pull-Up ו- Pull-Down

על ידי התייחסות לתמונת המיקרו-בקר הנ"ל, כאשר סיכות ההיגיון הדיגיטליות קצרות עם הקרקע ו- VCC, נוכל לשנות את החיבור באמצעות נגדים נשלפים ונפתחים.

נניח, אנו זקוקים למצב לוגי ברירת מחדל ורוצים לשנות את המצב על ידי אינטראקציה כלשהי או ציוד היקפי חיצוני, אנו משתמשים בנגדים נשלפים או נפתחים.

נגדים מושכים

אם אנו זקוקים למצב הגבוה כברירת מחדל ורוצים לשנות את המצב ל- Low על ידי אינטראקציה חיצונית כלשהי אנו יכולים להשתמש בנגד ה- Pull-up כמו התמונה למטה-

ניתן להחליף את סיכת הקלט הדיגיטלית P0.5 מלוגיקה 1 או גבוהה ללוגיקה 0 או נמוכה באמצעות המתג SW1. נגד R1 הוא מתנהג כמו נגד pull-up. הוא מחובר למתח ההיגיון ממקור האספקה ​​של 5V. לכן, כאשר לא לוחצים על המתג, לסיכת הקלט הלוגית יש תמיד מתח ברירת מחדל של 5 וולט או שהסיכה תמיד גבוהה עד שלוחצים על המתג והסיכה קצרה לקרקע והופכת אותה לוגית נמוכה.

עם זאת, כפי שקבענו כי לא ניתן לקצר את הסיכה ישירות לקרקע או ל- Vcc מכיוון שבסופו של דבר זה יגרום נזק למעגל בגלל מצב קצר חשמלי, אך במקרה זה, הוא שוב מתקצר לקרקע באמצעות המתג הסגור. אבל, תסתכל היטב, זה לא ממש מתקצר. מכיוון שעל פי חוק ה אוהם, בגלל התנגדות המשיכה, זרם קטן של זרם יזרום מהמקור לנגדים ולמתג ואז יגיע לקרקע.

אם לא נשתמש בנגיף משיכה זה, הפלט יתקצר ישירות לקרקע כאשר לוחצים על המתג, לעומת זאת, כאשר המתג יהיה פתוח, סיכת רמת ההיגיון תונף ויכולה לגרום לבלתי רצוי. תוֹצָאָה.

משוך נגד נגד

אותו דבר נכון לגבי הנגד הנפתח. שקול את החיבור שלהלן שבו הנגד הנפתח מוצג עם החיבור-

בתמונה שלעיל קורה דבר הפוך בדיוק. נגד הנפתח R1 אשר מחובר עם הקרקע או 0V. כך שהפיכת רמת הלוגיקה הדיגיטלית פין P0.3 כברירת מחדל 0 עד לחיצה על המתג וסיכת רמת ההיגיון הפכה גבוהה. במקרה כזה, כמות הזרם הקטנה זורמת ממקור 5V לקרקע באמצעות המתג הסגור והנגד הנפתח, ולכן מונע את סיכת רמת ההיגיון להתקצר עם מקור 5V.

לכן, עבור מעגלים שונים ברמת ההיגיון, אנו יכולים להשתמש בנגדי משיכה כלפי מעלה ונגיעה נפתחת. זה נפוץ ביותר בחומרה משובצת שונים, מערכת פרוטוקול חוט אחד, חיבורים היקפיים במיקרו-שבב, Raspberry Pi, Arduino ובמגזרים משובצים שונים וכן עבור כניסות CMOS ו- TTL.

חישוב הערכים האמיתיים עבור נגדים מושכים כלפי מטה ומורדת

עכשיו, כשאנחנו יודעים להשתמש בנגד Pull-Up ו- Pull-Down, השאלה היא מה יהיה ערכם של נגדים אלה? אמנם, במעגלים ברמת לוגיקה דיגיטלית רבים אנו יכולים לראות נגדים נשלפים או נפתחים הנעה בין 2k ל -4.7k. אבל מה יהיה הערך בפועל?

כדי להבין זאת, עלינו לדעת מהו המתח ההגיוני? כמה מתח נקרא לוגיקה נמוכה וכמה מכונה לוגיקה גבוהה?

עבור רמות לוגיקה שונות, מיקרו-בקרים שונים משתמשים בטווח שונה עבור ההיגיון הגבוה והלוגיקה הנמוכה.

אם ניקח בחשבון קלט ברמת טרנזיסטור טרנזיסטור (TTL), הגרף שלמטה יציג את המתח הלוגי המינימלי לקביעת הלוגיקה הגבוהה ומתח ההיגיון המרבי לזיהוי ההיגיון כ- 0 או נמוך.

כפי שאנו רואים, עבור ההיגיון TTL, המתח המרבי עבור ההיגיון 0 הוא 0.8V. לכן, אם אנו מספקים פחות מ -0.8 וולט, רמת ההיגיון תתקבל כ 0. מצד שני, אם אנו מספקים יותר מ -2 וולט למקסימום 5.25 וולט ההיגיון יתקבל כגבוה. אבל ב 0.8V עד 2V, זה אזור ריק, באותו מתח לא ניתן להבטיח שההיגיון יתקבל כגבוה או נמוך. לכן, למען הצד הבטוח, בארכיטקטורת TTL אנו מקבלים 0 וולט ל -0.8 וולט נמוכים ו -2 וולט ל -5 וולטים כגבוהים, מה שמובטח כי נמוך וגבוה יוכר על ידי שבבי ההיגיון באותו מתח שולי.

כדי לקבוע את הערך, הנוסחה היא חוק אוהם פשוט. בהתאם לחוק אוהם, הנוסחה היא

V = I x R R = V / I

במקרה של הנגד Pull-up, ה- V יהיה מתח המקור - מתח מינימלי המקובל כ- High.

והזרם יהיה הזרם המרבי המוטבע על ידי סיכות ההיגיון.

כך, _משיכה R = (_אספקת V - V _{H (דקות)}) / _כיור אני

כאשר _אספקת V היא מתח האספקה, V _{H (דקות)} הוא המתח המינימלי המקובל כ- High, ואני _שוקע הוא הזרם המרבי המוטבע על ידי הפין הדיגיטלי.

אותו דבר חל על הנגד הנפתח. אבל לנוסחה יש שינוי קל.

_משיכה R = (V _{L (מקסימום)} - 0) / _מקור I

כאשר (V _{L (מקסימום)} המתח המקסימלי מתקבל כהיגיון נמוך, _ומקור I הוא הזרם המרבי שמקורו בסיכה הדיגיטלית.

דוגמה מעשית

נניח שיש לנו מעגל ההיגיון שבו מקור האספקה הוא 3.3V ואת מתח גבוה ההיגיון המקובל הוא 3V, ויכולנו לשקוע מקסימום הנוכחי של 30uA, ואז נוכל לבחור את הנגד למשוך למעלה באמצעות נוסחה כמו הדרך- זה

כעת, אם ניקח בחשבון את אותה הדוגמה שהוזכרה לעיל, כאשר המעגל מקבל 1 וולט כמתח היגיון מקסימאלי ויכול להגיע למקור של עד 200uA של זרם, אז הנגד הנפתח יהיה,

מידע נוסף על נגדי Pull-Up ו- Pull-Down

מלבד הוספת נגדי Pull-Up או Pull-Down, מיקרו-בקר בימינו תומך בנגדי משיכה פנימיים לסיכות קלט / פלט דיגיטליות הקיימות בתוך יחידת המיקרו-בקר. למרות שבמקרים מקסימליים מדובר במשיכה חלשה, המשמעות היא שהזרם נמוך מאוד.

לעתים קרובות, עלינו למשוך יותר מ -2 או 3 פינים של פלט קלט דיגיטלי, במקרה כזה נעשה שימוש ברשת נגדים. קל לשלב ולספק ספירות סיכות נמוכות יותר.

זה נקרא רשת נגדים או נגדי SIP.

זהו סמל רשת הנגד. סיכה 1 מחוברת לסיכות הנגד, צריך לחבר סיכה זו ב- VCC לצורך משיכה או לקרקע למטרות נפתחות. על ידי שימוש בנגד SIP זה, נגדים בודדים מסולקים ובכך מקטינים את ספירת הרכיבים ואת השטח בלוח. זה זמין בערכים שונים, החל ממעט אוהם ועד קילו-אוהם.