Что такое подтягивающий резистор и как его использовать?

Подтягивающие резисторы необходимы во многих цифровых схемах. Давайте поговорим о том, как работают подтягивающие резисторы и как их использовать.

Изображение создания цифровой схемы, в которой для включения светодиода требуется кнопка. Вы правильно подключаете цепь, подключая один конец кнопки к цифровому входу и заземляя другой. Когда вы, наконец, подаете питание, вы замечаете, что светодиод включается и гаснет без нажатия выключателя.

Если вы когда-либо сталкивались с подобными ситуациями, вполне вероятно, что вы забыли добавить подтягивающий резистор в свою цифровую схему. Так что же такое подтягивающий резистор? Как это работает и как вы его используете?

Подтягивающий резистор — это резистор, который вы добавляете в цифровую схему, чтобы избежать нежелательных сигналов, которые могут помешать логике или программированию вашей схемы. Это способ сместить или подтянуть входную линию к положительному значению или VCC, когда никакое другое активное устройство не управляет линией. Подтягивая линию к VCC, вы фактически устанавливаете состояние линии по умолчанию на 1 или true.

Установка состояния по умолчанию для всех входных контактов важна, чтобы избежать случайных сигналов, генерируемых в плавающем состоянии. Входной контакт находится в плавающем состоянии, когда он отключен от активного источника, такого как земля или VCC.

Подтягивающие резисторы обычно используются в цифровых схемах с использованием микроконтроллеров и одноплатных компьютеров.

При использовании переключателя мгновенного действия в цифровой схеме нажатие переключателя приведет к замыканию схемы и передаче истинного или высокого уровня на микроконтроллер. Однако отключение переключателя не обязательно остановит отправку таких сигналов входным контактом.

Это связано с тем, что разрыв соединения через переключатель означает, что он больше не подключен ни к чему, кроме воздуха. Это приводит к тому, что линия находится в плавающем состоянии, где сигналы из окружающей среды потенциально могут привести к тому, что штифт в любой момент поднимется высоко.

Чтобы предотвратить регистрацию этих паразитных сигналов в вашей схеме, вам придется подать на входную линию достаточное напряжение, чтобы оно продолжало регистрировать высокий уровень, когда земля больше не обнаруживается. Однако вы не можете напрямую подключить VCC к входной линии, поскольку цепь закоротится, как только переключатель/датчик подключит линию к земле.

Чтобы избежать короткого замыкания подтягивающего напряжения, вам необходимо использовать резистор. Наличие резистора правильного номинала гарантирует, что плавающая линия будет иметь достаточное напряжение для поднятия высокого уровня и в то же время достаточно низкое, чтобы не допустить преждевременного замыкания цепи. Величина сопротивления будет зависеть от типа логики, которую использует ваша схема.

Чтобы правильно рассчитать значение сопротивления подтягивающего резистора, вам необходимо знать, какой тип логики используется для работы вашей схемы. Семейство логических схем, которое использует ваша схема, будет определять значение сопротивления, которое понадобится вашему подтягивающему резистору.

Существует несколько типов логики. Вот несколько из них:

Сокращение

Имя

Примеры схем

Мин В включено

Макс В выключен

КМОП

Дополнительный металлооксидный полупроводник

ЦСП, АЦП, ЦАП, PPL

3,5

1,5

ТТЛ

Транзисторно-транзисторная логика

Цифровые часы, светодиодные драйверы, память

2.0

0,8

ОКУ

Эмиттерно-связанная логика

Радар, лазер, ускорители частиц

-1,5

-1,8

ДТЛ

Диодно-транзисторная логика

Триггеры, регистры, генераторы

0,7

0,2

Если вы не уверены, какое семейство логики вы используете, весьма вероятно, что в вашей схеме используются логические семейства CMOS или TTL, поскольку ECL и DTL уже давно устарели. Маркировка чипов с префиксами «74» или «54» обычно относится к чипам TLL, а маркировка чипов с «CD» или «MC» указывает на чип CMOS. Если вы все еще не уверены, вы можете легко узнать, какое семейство логики использует ваш контроллер, выполнив быстрый поиск его технических данных в Интернете.

Теперь, когда вы понимаете различные типы семейств логических схем и их минимальное и максимальное напряжения включения и выключения, мы можем приступить к расчету значений нашего подтягивающего резистора.