У овом посту ћемо истражити пулл-Уп отпорник и пулл-довн отпорник, зашто се они често користе у електронским колима, шта се дешава са електронским круговима без пулл-уп или пулл-довн отпорника и како израчунати пулл-уп и Смањене вредности отпора и коначно ћемо видети конфигурацију отвореног колектора.

Како логички улази и излази раде у дигиталним круговима

У дигиталној електроници и већини кругова заснованих на микроконтролеру, укључени дигитални сигнали се обрађују у облику логике1 или логике0, тј. „ВИСОКО“ или „НИСКО“.

Дигитална логичка врата постају основне јединице било ког дигиталног кола, а коришћењем гејта „И“, „ИЛИ“ и „НЕ“ можемо да градимо сложене склопове, међутим, као што је горе наведено, дигитална врата могу да прихвате само два нивоа напона који „ВИСОКО “И„ ЛОВ “.

„ХИГХ“ и „ЛОВ“ су обично у облику 5В, односно 0В. „ХИГХ“ се такође назива „1“ или позитивни сигнал напајања, а „ЛОВ“ се такође назива „0“ или негативни сигнал напајања.

Проблеми настају у логичком колу или микроконтролеру када се напајани улаз налази негде у недефинисаном подручју између 2В и 0В.

У таквој ситуацији логички склопови или микроконтролери можда неће правилно препознати сигнал, а склоп ће направити неке погрешне претпоставке и извршити се.

Генерално логичка капија може препознати сигнал као „ЛОВ“ ако је улаз испод 0,8 В и може препознати сигнал као „ХИГХ“ ако је улаз изнад 2В. За микроконтролере ово заправо може много да варира.

Недефинисани нивои улазне логике

Проблеми настају када је сигнал између 0,8 В и 2 В и насумично варира на улазним пиновима, овај проблем се може објаснити примером кола помоћу прекидача повезаног на ИЦ или микроконтролер.

Претпоставимо коло помоћу микроконтролера или ИЦ-а, ако затворимо круг, улазни пин прелази у положај „НИСКО“, а релеј се укључује у положај „ОН“.

Ако отворимо прекидач, релеј треба да се ИСКЉУЧИ, зар не? Па не баш.

Знамо да дигиталне ИЦ и дигитални микроконтролери узимају улаз само као „ХИГХ“ или „ЛОВ“, када отворимо прекидач, улазни пин је само отворен. Није ни „ВИСОКО“ ни „НИСКО“.

Улазни пин мора бити „ХИГХ“ да би се релеј искључио, али у отвореној ситуацији овај пин постаје рањив на залутале пријемнике, залутале статичке набоје и друге електричне буке из околине, што може довести до укључивања и искључивања релеја насумично.

Да би се спречили такви случајни окидачи услед залуталог напона, у овом примеру постаје обавезно повезати приказани дигитални улазни пин на логику „ХИГХ“, тако да се када се прекидач искључи, пин аутоматски повеже у дефинисано стање „ХИГХ“ или позитиван ниво понуде ИК.

Да би пин остао „ВИСОК“, улазни пин можемо повезати на Вцц.

У доњем колу улазни пин је повезан са Вцц, који задржава улаз „ХИГХ“ ако отворимо прекидач, што спречава случајно активирање релеја.

Можда мислите, сада смо решење разрадили. Али не .... не још!

Према дијаграму, ако затворимо прекидач, доћи ће до кратког споја и искључивања и кратког споја целог система. Ваш круг никада не може имати најгору ситуацију од кратког споја.

Кратки спој је настао услед врло велике струје која пролази кроз путању са малим отпором која сагорева трагове ПЦБ-а, прегоревање осигурача, активирање сигурносних прекидача и чак може проузроковати фатално оштећење вашег кола.

Да бисмо спречили тако снажно струјање струје и такође задржали улазни пин у „ВИСОКОМ“ стању, можемо користити отпорник који је повезан са Вцц, односно између „црвене линије“.

У овој ситуацији пин ће бити у “ХИГХ” стању ако отворимо прекидач, а при затварању прекидача неће доћи до кратког споја, а такође се и улазни пин може директно повезати са ГНД-ом, чинећи га „ ЛОВ ”.

Ако затворимо прекидач, доћи ће до занемарљивог пада напона кроз пулл-уп отпорник, а остатак кола ће остати непромењен.

Морате оптимално одабрати вредност отпора за извлачење / извлачење како не би повукао вишак кроз отпорник.

Израчунавање вредности пулл-уп отпорника:

Да бисмо израчунали оптималну вредност, морамо знати 3 параметра: 1) Вцц 2) Минимални праг улазног напона који може гарантовати да излаз буде „ВИСОК“ 3) Улазна струја високог нивоа (потребна струја). Сви ови подаци су наведени у техничком листу.

Узмимо пример логичке НАНД капије. Према његовом техничком листу Вцц је 5В, минимални праг улазног напона (улазни напон високог нивоа В_ЊИХ) је 2В и улазна струја високог нивоа (И_ЊИХ) је 40 уА.

“табела за конверзију хек у асции ”

Применом охмовог закона можемо пронаћи тачну вредност отпорника.

Р = Вцц - В._{ИХ (МИН)}/ И_ЊИХ

Где,

Вцц је радни напон,

В._{ИХ (МИН)}је улазни напон ВИСОКОГ нивоа,

Ја_ЊИХје улазна струја ВИСОКОГ нивоа.

Хајде сада да извршимо подударање,

Р = 5 - 2/40 к 10 ^ -6 = 75К охма.

Можемо користити вредност отпорника максимално 75К охма.

БЕЛЕШКА:

Ова вредност се израчунава за идеалне услове, али ми не живимо у идеалном свету. За најбољи рад можете повезати отпорник мало нижи од израчунате вредности, рецимо 70К, 65к или чак 50К охма, али не смањујте отпор довољно низак да ће проводити велику струју, на пример 100 охма, 220 охма за горњи пример.

Вучни отпорници са више врата

У горњем примеру видели смо како да одаберемо пулл-уп отпорник за једну капију. Шта ако имамо 10 капија које све треба повезати на пулл-уп отпорник?

Један од начина је повезивање 10 пулл-уп отпорника на сваку капију, али ово није исплативо и лако решење. Најбоље решење било би повезивање свих улазних пинова заједно са једним Пулл-Уп отпорником.

Да бисте израчунали вредност пулл-уп отпора за горе наведени услов, следите доњу формулу:

Р = Вцц - В._{ИХ (МИН)}/ Н к И_ЊИХ

„Н“ је број капија.

Приметићете да је горња формула иста као и претходна, једина разлика је множење броја капија.

Па, хајде да израчунамо поново,

Р = 5 -2 / 10 к 40 к 10 ^ -6 = 7,5 К охм (максимум)

Сада смо за 10 НАНД капија добили вредност отпорника на начин да је струја 10 пута већа од једне НАНД капије (у претходном примеру), тако да отпорник може одржавати минимум 2В при вршном оптерећењу, што може гарантовати потребно излаз без икакве грешке.

Можете користити исту формулу за израчунавање пулл-уп отпора за било коју примену.

Вучни отпорници:

Пулл-Уп отпорник држи пин „ХИГХ“ ако ниједан улаз није повезан са Пулл-довн отпорником, он држи пин „ЛОВ“ ако није повезан ниједан улаз.

Падни отпор се прави спајањем отпорника на масу уместо Вцц.

Извлачење се може израчунати на основу:

Р = В_{ИЛ (МАКС)}/ И_ТХЕ

Где,

В._{ИЛ (МАКС)}је улазни напон НИСКОГ нивоа.

Ја_ТХЕје улазна струја НИЗКОГ нивоа.

Сви ови параметри су наведени у техничком листу.

Р = 0,8 / 1,6 к 10 ^ -3 = 0,5 К ома

За повлачење можемо користити максимално 500 омски отпорник.

Али опет, требало би да користимо вредност отпорника мању од 500 ома.

Излаз отвореног колектора / отворени одвод:

Можемо рећи да је пин „отворени колекторски излаз“ када ИЦ не може да управља излазом „ХИГХ“, већ може да води свој излаз „ЛОВ“. Једноставно повезује излаз са земљом или одваја од земље.

Можемо видети како се у ИЦ-у прави конфигурација отвореног колектора.

Будући да је излаз уземљен или је отворен круг, морамо повезати спољни пулл-уп отпорник који може окретати пин „ХИГХ“ када је транзистор ИСКЉУЧЕН.

Ово је исто за отворени одвод једина разлика је у томе што је унутрашњи транзистор унутар ИЦ МОСФЕТ.

Сада се можете питати зашто нам је потребна отворена конфигурација одвода? Ионако морамо да повежемо пулл-уп отпорник.

Па, излазни напон се може мењати избором различитих вредности отпорника на излазу отвореног колектора, тако да даје већу флексибилност за оптерећење. Можемо прикључити оптерећење на излазу који има већи или нижи радни напон.

Ако смо имали фиксну вредност отпорног извлачења, не можемо контролисати напон на излазу.

Недостатак ове конфигурације је тај што троши огромну струју и можда није прикладан за батерију, потребна јој је већа струја за њен исправан рад.

Узмимо пример ИЦ-7401 отворене одводне логике „НАНД“ и видећемо како да израчунамо вредност отпорног напора.

Морамо знати следеће параметре:

В._{ОЛ (МАКС)}што је максимални улазни напон на ИЦ 7401 који може гарантовати окретање излаза „ЛОВ“ (0,4 В).

Ја_{ОЛ (МАКС)}што је улазна струја ниског нивоа (16мА).

Вцц је радни напон који износи 5В.