Подтягивающий резистор - Pull-up resistor
В электронных логических схемах , A нагрузочный резистор или выпадающий резистор является резистор используется для обеспечения известного состояния для сигнала. Обычно он используется в сочетании с такими компонентами, как переключатели и транзисторы , которые физически прерывают подключение последующих компонентов к земле или к V CC . Когда переключатель замкнут, он создает прямое соединение с землей или V CC , но когда переключатель разомкнут, остальная часть цепи останется плавающей (т. Е. Она будет иметь неопределенное напряжение). Для переключателя, который подключается к земле, подтягивающий резистор обеспечивает четко определенное напряжение (то есть V CC или высокий логический уровень) на остальной части цепи, когда переключатель разомкнут. И наоборот, для переключателя, который подключается к V CC , понижающий резистор обеспечивает четко определенное напряжение заземления (т. Е. Низкий логический уровень), когда переключатель разомкнут.
Открытый переключатель не эквивалентен компоненту с бесконечным импедансом, поскольку в первом случае стационарное напряжение в любом контуре, в котором он задействован, больше не может определяться законами Кирхгофа . Следовательно, напряжения на тех критических компонентах (таких как логический вентиль в примере справа), которые находятся только в контурах с разомкнутым переключателем, также не определены.
Подтягивающий резистор эффективно создает дополнительную петлю над критически важными компонентами, обеспечивая четкое определение напряжения даже при разомкнутом переключателе.
Чтобы подтягивающий резистор служил только этой цели и в противном случае не мешал цепи, необходимо использовать резистор с соответствующим сопротивлением. Для этого предполагается, что критические компоненты имеют бесконечный или достаточно высокий импеданс , который гарантирован, например, для логических вентилей, сделанных из полевых транзисторов . В этом случае, когда переключатель разомкнут, напряжение на подтягивающем резисторе (с достаточно низким импедансом) практически исчезает, и схема выглядит как провод, подключенный к V CC . С другой стороны, когда переключатель замкнут, подтягивающий резистор должен иметь достаточно высокий импеданс по сравнению с замкнутым переключателем, чтобы не влиять на соединение с землей. Вместе эти два условия могут использоваться для получения подходящего значения импеданса подтягивающего резистора, но обычно получают только нижнюю границу, предполагая, что критические компоненты действительно имеют бесконечный импеданс. Резистор с низким сопротивлением (относительно схемы, в которой он находится) часто называют «сильным» подтягивающим или понижающим; когда цепь разомкнута, он очень быстро подтягивает выходной сигнал к высокому или низкому уровню (так же, как напряжение изменяется в RC-цепи ), но потребляет больше тока. Резистор с относительно высоким сопротивлением называется «слабым» подтягивающим или понижающим; когда цепь разомкнута, он будет увеличивать или уменьшать выходной сигнал медленнее, но потребляет меньше тока.
Приложения
При подключении логических элементов к входам можно использовать подтягивающий резистор. Например, входной сигнал может быть затянут резистором, затем можно использовать переключатель или перемычку для подключения этого входа к земле. Его можно использовать для получения информации о конфигурации, для выбора параметров или для поиска и устранения неисправностей устройства.
Подтягивающие резисторы могут использоваться на логических выходах, где логическое устройство не может подавать ток, например, логические устройства TTL с открытым коллектором . Такие выходы используются для управления внешними устройствами, для функции проводного ИЛИ в комбинационной логике или для простого управления логической шиной с несколькими подключенными к ней устройствами.
Подтягивающие резисторы могут быть дискретными устройствами, установленными на той же печатной плате, что и логические устройства. Многие микроконтроллеры, предназначенные для встраиваемых приложений управления, имеют внутренние программируемые подтягивающие резисторы для логических входов, поэтому не требуется много внешних компонентов.
Некоторыми недостатками подтягивающих резисторов являются дополнительная мощность, потребляемая при прохождении тока через резистор, и меньшая скорость подтягивания по сравнению с активным источником тока. Некоторые семейства логических схем чувствительны к переходным процессам питания, которые вводятся на логические входы через подтягивающие резисторы, что может вынудить использовать отдельный фильтрованный источник питания для подтягивающих.
Понижающие резисторы можно безопасно использовать с логическими вентилями CMOS, поскольку входы управляются напряжением. Логические входы TTL , которые остаются неподключенными, по своей природе имеют высокий уровень и требуют понижающего резистора с гораздо меньшим номиналом, чтобы установить низкий уровень на входе. Стандартный вход TTL с логической «1» обычно работает при исходном токе 40 мкА и уровне напряжения выше 2,4 В, что позволяет использовать подтягивающий резистор не более 50 кОм; в то время как вход TTL при логическом «0» будет потреблять 1,6 мА при напряжении ниже 0,8 В, что требует понижающего резистора менее 500 Ом. Удержание неиспользуемых входов TTL на низком уровне потребляет больше тока. По этой причине в схемах TTL предпочтительнее использовать подтягивающие резисторы.
В семействе биполярных логических схем, работающих при 5 В постоянного тока, типичное значение подтягивающего резистора будет составлять 1000–5000 Ом , исходя из требования обеспечить ток требуемого логического уровня во всем рабочем диапазоне температуры и напряжения питания. Для КМОП- и МОП- логики можно использовать гораздо более высокие значения резистора, от нескольких тысяч до миллиона Ом, поскольку требуемый ток утечки на логическом входе невелик.
Смотрите также
Рекомендации
- Пол Хоровиц и Уинфилд Хилл , Искусство электроники , 2-е издание, Cambridge University Press , Кембридж, Англия, 1989, ISBN 0-521-37095-7