Tirez vers le haut et tirez vers le bas la résistance

Qu'est-ce que la résistance?

Les résistances sont des dispositifs de limitation de courant qui sont largement utilisées dans les circuits et produits électroniques. C'est un composant passif qui fournit une résistance lorsque le courant le traverse. Il existe de nombreux types de résistances. La résistance est mesurée en Ohm avec un signe de Ω.

Que sont les résistances pull-up et pull-down et pourquoi en avons-nous besoin?

Si nous considérons un circuit numérique, les broches sont toujours soit 0 ou 1. Dans certains cas, nous devons changer l'état de 0 à 1 ou de 1 à 0. Dans les deux cas, nous devons maintenir la broche numérique soit 0 puis changez l'état à 1 ou nous devons le maintenir à 0 puis passer à 1. Dans les deux cas, nous devons rendre la broche numérique « High » ou « Low » mais elle ne peut pas être laissée flottante.

Ainsi, dans chaque cas, l'état est modifié comme indiqué ci-dessous.

Maintenant, si nous remplaçons les valeurs High et Low par la valeur de tension réelle, alors High sera le niveau logique HIGH (disons 5V) et Low sera la masse ou 0v.

Une résistance Pull-up est utilisée pour rendre l'état par défaut de la broche numérique High ou au niveau logique (dans l'image ci-dessus, c'est 5V) et une résistance Pull-Down fait exactement le contraire, elle fait l'état par défaut du numérique broche comme faible (0 V).

Mais pourquoi nous avons besoin de ces résistances à la place, nous pourrions connecter les broches logiques numériques directement à la tension de niveau logique ou à la terre comme l'image ci-dessous?

Eh bien, nous ne pouvions pas faire cela. Comme le circuit numérique fonctionne à faible courant, connecter les broches logiques directement à la tension d'alimentation ou à la terre n'est pas un bon choix. Comme la connexion directe augmente éventuellement le flux de courant tout comme le court-circuit et peut endommager le circuit logique sensible, ce qui n'est pas conseillé. Pour contrôler le flux de courant, nous avons besoin de ces résistances pull-down ou pull up. Une résistance pull-up permet un flux de courant contrôlé de la source de tension d'alimentation aux broches d'entrée numériques, où les résistances pull-down pourraient contrôler efficacement le flux de courant des broches numériques à la terre. En même temps, les deux résistances, les résistances pull-down et pull-up maintiennent l'état numérique soit Low soit High.

Où et comment utiliser les résistances Pull-up et Pull-down

En faisant référence à l'image du microcontrôleur ci-dessus, où les broches logiques numériques sont court-circuitées avec la terre et le VCC, nous pourrions modifier la connexion en utilisant des résistances de rappel vers le haut et vers le bas.

Supposons que nous ayons besoin d'un état logique par défaut et que nous voulions changer l'état par une interaction ou des périphériques externes, nous utilisons des résistances pull-up ou pull-down.

Résistances pull-up

Si nous avons besoin de l'état haut par défaut et que nous voulons changer l'état en bas par une interaction externe, nous pouvons utiliser la résistance Pull-up comme l'image ci-dessous-

La broche d'entrée logique numérique P0.5 peut être basculée de logique 1 ou haute à la logique 0 ou basse à l'aide du commutateur SW1. La résistance R1 agit comme une résistance pull-up. Il est connecté à la tension logique de la source d'alimentation de 5V. Ainsi, lorsque l'interrupteur n'est pas enfoncé, la broche d'entrée logique a toujours une tension par défaut de 5 V ou la broche est toujours haute jusqu'à ce que l'interrupteur soit enfoncé et que la broche soit court-circuitée à la masse, ce qui la rend logique basse.

Cependant, comme nous l'avons déclaré, la broche ne peut pas être directement court-circuitée à la terre ou à Vcc, car cela finira par endommager le circuit en raison d'un court-circuit, mais dans ce cas, il est à nouveau court-circuité à la terre à l'aide de l'interrupteur fermé. Mais, regardez bien, il n'est pas réellement court-circuité. Parce que, selon la loi des ohms, en raison de la résistance de pull-up, une petite quantité de courant circulera de la source vers les résistances et l'interrupteur, puis atteindra la terre.

Si nous n'utilisons pas cette résistance de tirage vers le haut, la sortie sera directement court-circuitée à la terre lorsque l'interrupteur est enfoncé, par contre, lorsque l'interrupteur sera ouvert, la broche de niveau logique flottera et pourrait rendre certains indésirables résultat.

Pull Down Résistance

La même chose est vraie pour la résistance Pull-down. Considérez la connexion ci-dessous où la résistance pull-down est représentée avec la connexion-

Dans l'image ci-dessus, il se passe exactement le contraire. La résistance pull-down R1 qui est connectée à la terre ou 0V. Ainsi, la broche de niveau logique numérique P0.3 est définie par défaut sur 0 jusqu'à ce que le commutateur soit enfoncé et que la broche de niveau logique devienne haute. Dans ce cas, la petite quantité de courant circule de la source 5V à la terre à l'aide de l'interrupteur fermé et de la résistance Pull-down, empêchant ainsi la broche de niveau logique de se court-circuiter avec la source 5V.

Ainsi, pour divers circuits de niveau logique, nous pouvons utiliser des résistances Pull-up et Pull-down. Il est le plus courant dans divers matériels embarqués, un système de protocole à un fil, des connexions périphériques dans une puce, Raspberry Pi, Arduino et divers secteurs embarqués ainsi que pour les entrées CMOS et TTL.

Calcul des valeurs réelles des résistances pull-up et pull-down

Maintenant, comme nous savons comment utiliser les résistances Pull-up et Pull-down, la question est de savoir quelle sera la valeur de ces résistances? Bien que, dans de nombreux circuits de niveau logique numérique, nous puissions voir des résistances pull-up ou pull-down allant de 2k à 4,7k. Mais quelle en sera la valeur réelle?

Pour comprendre cela, nous devons savoir quelle est la tension logique? Quelle est la tension appelée Logic low et quelle est la valeur Logic High?

Pour différents niveaux logiques, divers microcontrôleurs utilisent une plage différente pour la logique haute et logique basse.

Si nous considérons une entrée de niveau de logique à transistor-transistor (TTL), le graphique ci-dessous affichera la tension logique minimale pour la détermination logique haute et la tension logique maximale pour détecter la logique comme 0 ou basse.

Comme nous pouvons le voir, que pour la logique TTL, la tension maximale pour la logique 0 est de 0,8V. Donc, si nous fournissons moins de 0,8 V, le niveau logique sera accepté comme 0. En revanche, si nous fournissons plus de 2 V au maximum 5,25 V, la logique sera acceptée comme élevée. Mais entre 0,8 V et 2 V, c'est une région vierge, à cette tension, il ne peut être garanti que la logique sera acceptée comme haute ou basse. Donc, pour des raisons de sécurité, dans l'architecture TTL, nous acceptons 0V à 0.8V comme bas et 2V pour 5V comme haut, ce qui est garanti que Low et High seront reconnus par les puces logiques à cette tension marginale.

Pour déterminer la valeur, la formule est une simple loi d'Ohm. Selon la loi d'Ohm, la formule est

V = I x R R = V / I

Dans le cas de la résistance Pull-up, le V sera la tension source - tension minimale acceptée comme élevée.

Et le courant sera le courant maximum coulé par les broches logiques.

Alors, R _pull-up = (_alimentation V - V _{H (min)}) / I _puits

Où V _supply est la tension d'alimentation, V _{H (min)} est la tension minimale acceptée en tant que High, et I _sink est le courant maximal absorbé par la broche numérique.

La même chose s'applique à la résistance Pull-down. Mais la formule a un léger changement.

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

Où (V _{L (max)} la tension maximale est acceptée comme logique basse, et I _source est le courant maximum fourni par la broche numérique.

Exemple pratique

Supposons que nous ayons un circuit logique où la source d'alimentation est de 3,3 V et la haute tension logique acceptable est de 3 V, et nous pourrions absorber un courant maximal de 30uA, alors nous pouvons choisir la résistance de rappel en utilisant la formule comme celle-ci

Maintenant, si nous considérons le même exemple que celui indiqué ci-dessus, où le circuit accepte 1V comme basse tension logique maximale et pourrait fournir jusqu'à 200uA de courant, la résistance Pull-down sera,

En savoir plus sur les résistances Pull-Up et Pull-Down

En plus d'ajouter une résistance Pull-up ou Pull-down, le microcontrôleur moderne prend en charge les résistances pull-up internes pour les broches d'E / S numériques qui sont présentes à l'intérieur du microcontrôleur. Bien que dans la plupart des cas, il s'agisse d'une faible pull-up, cela signifie que le courant est très faible.

Souvent, nous avons besoin de tirer vers le haut pour plus de 2 ou 3 broches d'entrée-sortie numériques, dans ce cas, un réseau de résistances est utilisé. Il est facile à intégrer et fournit un nombre de broches inférieur.

C'est ce qu'on appelle un réseau de résistances ou des résistances SIP.

C'est le symbole du réseau de résistances. La broche 1 est connectée aux broches de résistance, cette broche doit être connectée à VCC pour Pull-Up ou à la terre à des fins de Pull-down. En utilisant cette résistance SIP, les résistances individuelles sont éliminées, réduisant ainsi le nombre de composants et l'espace dans la carte. Il est disponible en différentes valeurs, allant de quelques ohms aux kilo-ohms.