Ebben a bejegyzésben megvizsgáljuk a pull-up ellenállást és a lehúzható ellenállást, miért használják őket általában elektronikus áramkörökben, mi történik az elektronikus áramkörökkel a pull-up vagy a pull-down ellenállás nélkül, és hogyan számoljuk ki a pull-up és Lehúzható ellenállások értékei és végül meglátjuk a nyitott kollektor konfigurációját.
Hogyan működnek a logikai bemenetek és kimenetek a digitális áramkörökben
A digitális elektronikában és a legtöbb mikrokontroller alapú áramkörben az érintett digitális jeleket logika1 vagy logika0, azaz „HIGH” vagy „LOW” formájában dolgozzák fel.
A digitális logikai kapuk minden digitális áramkör alapvető egységeivé válnak, és az „AND”, „OR” és „NOT” kapu használatával komplex áramköröket tudunk felépíteni, azonban ahogy fentebb említettük, a digitális kapuk csak két feszültségszintet képesek elfogadni, amelyek „HIGH ”És„ LOW ”.
A „HIGH” és „LOW” általában 5V, illetve 0V formában vannak. A „HIGH” -ot „1” -nek vagy a táp pozitív jelének, az „LOW” -ot pedig „0” -nak vagy a táp negatív jelének is nevezik.
Problémák merülnek fel egy logikai áramkörben vagy egy mikrovezérlőben, amikor a betáplált bemenet valahol a 2V és 0V közötti meghatározatlan tartományban van.
Ilyen helyzetben előfordulhat, hogy egy logikai áramkör vagy egy mikrovezérlő nem ismeri fel megfelelően a jelet, és az áramkör hibás feltételezéseket tesz és végrehajt.
Általában egy logikai kapu képes a jelet „LOW” -ként felismerni, ha a bemenet 0,8 V alatt van, és „HIGH” -ként, ha a bemenet meghaladja a 2 V-ot. A mikrovezérlőknél ez valójában nagyon változhat.
Meghatározatlan bemeneti logikai szintek
A problémák akkor jelentkeznek, amikor a jel 0,8 V és 2 V között van, és véletlenszerűen változik a bemeneti csapoknál. Ez a kérdés egy áramkörrel vagy mikrovezérlőhöz csatlakoztatott kapcsolóval használható példa áramkörrel magyarázható.
Tegyünk fel egy áramkört mikrokontroller vagy IC segítségével, ha bezárjuk az áramkört, a bemeneti tű „LOW” -ra megy, és a relé „ON” -ra kapcsol.
Ha kinyitjuk a kapcsolót, akkor a relének jobbra kell kapcsolnia? Nos, nem igazán.
Tudjuk, hogy a digitális IC-k és a digitális mikrovezérlők csak „HIGH” vagy „LOW” formában veszik a bemenetet, amikor kinyitjuk a kapcsolót, a bemeneti tű csak nyitva van. Nem „HIGH” és „LOW”.
A relé kikapcsolásához a bemeneti tűnek „HIGH” -nak kell lennie, de nyitott helyzetben ez a tű kiszolgáltatottá válik a kóbor hangszedőkkel, a kóbor statikus töltésekkel és a környező egyéb elektromos zajokkal szemben, ami a relé be- és kikapcsolását okozhatja. véletlenszerűen.
A kóbor feszültség miatti véletlenszerű kiváltások elkerülése érdekében ebben a példában kötelezővé válik a bemutatott digitális bemeneti tű 'HIGH' logikához való kötése, hogy a kapcsoló kikapcsolásakor a tű automatikusan egy meghatározott 'HIGH' állapotba kapcsolódjon vagy az IC pozitív ellátási szintje.
A „HIGH” tű megtartásához csatlakoztathatjuk a bemeneti tűt a Vcc-hez.
Az alábbi áramkörben a bemeneti tű csatlakozik a Vcc-hez, amely megtartja a „HIGH” bemenetet, ha kinyitjuk a kapcsolót, ami megakadályozza a relé véletlenszerű beindítását.
Gondolhatja, most már kidolgoztuk a megoldást. De nem .... még nem!
A diagram szerint, ha bezárjuk a kapcsolót, rövidzárlat keletkezik, az egész rendszert kikapcsoljuk és rövidzárlatot okozunk. Az áramkörének soha nem lehet rosszabb helyzete, mint egy rövidzárlat.
A rövidzárlat annak a nagyon nagy áramnak köszönhető, amely alacsony ellenállású úton halad át, amely megégeti a NYÁK nyomait, a biztosíték kiégését, a biztonsági kapcsolók beindítását és akár halálos kárt is okozhat az áramkörében.
Az ilyen erős áramlás megakadályozása és a bemeneti tű „HIGH” állapotban tartása érdekében használhatunk egy ellenállást, amely a Vcc-hez csatlakozik, vagyis a „piros vonal” között van.
Ebben a helyzetben a tű „HIGH” állapotban lesz, ha kinyitjuk a kapcsolót, és a kapcsoló bezárásakor nem lesz rövidzárlat, és a bemeneti tű is megengedett, hogy közvetlenül csatlakozzon a GND-hez, így „ ALACSONY'.
Ha bezárjuk a kapcsolót, elhanyagolható feszültségesés következik be a felhúzási ellenálláson keresztül, és az áramkör többi része nem változik.
Optimálisan kell kiválasztani a felhúzási / lehúzási ellenállás értékét, hogy az ne húzza a felesleget az ellenálláson keresztül.
A felhúzható ellenállás értékének kiszámítása:
Az optimális érték kiszámításához 3 paramétert kell ismernünk: 1) Vcc 2) Minimális küszöbértékű bemeneti feszültség, amely garantálja a kimenet „HIGH” kialakítását 3) Magas szintű bemeneti áram (A szükséges áram). Mindezeket az adatokat megemlíti az adatlap.
Vegyük a logikai NAND gate példáját. Adatlapja szerint a Vcc értéke 5V, a minimális bemeneti feszültség (magas szintű bemeneti feszültség VŐKET) 2 V és magas szintű bemeneti áram (IŐKET) 40 uA.
Ohm törvényének alkalmazásával megtalálhatjuk a helyes ellenállás értéket.
R = Vcc - VIH (MIN)/ IŐKET
Hol,
Vcc az üzemi feszültség,
VIH (MIN)HIGH szintű bemeneti feszültség,
énŐKETa HIGH szintű bemeneti áram.
Most végezzük el az illesztést,
R = 5 - 2/40 x 10 ^ -6 = 75K ohm.
Legfeljebb 75K ohmos ellenállási értéket használhatunk.
JEGYZET:
Ezt az értéket ideális körülményekre számolják, de nem ideális világban élünk. A legjobb működés érdekében csatlakoztathat egy ellenállást, amely valamivel alacsonyabb, mint a számított érték, mondjuk 70K, 65k vagy akár 50K ohm, de ne csökkentse az ellenállást elég alacsonyan ahhoz, hogy hatalmas áramot vezessen, például 100 ohmot, 220 ohmot a fenti példában.
Több kapu felhúzható ellenállás
A fenti példában láthattuk, hogyan válasszunk egy felhúzható ellenállást egy kapuhoz. Mi van, ha 10 kapunk van, amelyeket mind fel kell kötni a felhúzós ellenállással?
Az egyik módszer az, hogy 10 felhúzható ellenállást csatlakoztatunk mindegyik kapuhoz, de ez nem költséghatékony és egyszerű megoldás. A legjobb megoldás az lenne, ha az összes bemeneti csapot összekapcsolnánk egyetlen felhúzható ellenállással.
A fenti feltételhez tartozó felhúzási ellenállás értékének kiszámításához kövesse az alábbi képletet:
R = Vcc - VIH (MIN)/ N x IŐKET
Az „N” a kapuk száma.
Észre fogja venni, hogy a fenti képlet megegyezik az előzővel, az egyetlen különbség a kapuk számának szorzata.
Tehát csináljuk újra a matekot,
R = 5 -2 / 10 x 40 x 10 ^ -6 = 7,5K ohm (maximum)
Most a 10 NAND kapu esetében úgy kaptuk meg az ellenállás értékét, hogy az áram 10-szer nagyobb, mint egy NAND kapu (az előző példában), így az ellenállás legalább 2 V-ot képes fenntartani csúcsterhelésnél, ami garantálja a szükséges kimenet hiba nélkül.
Használhatja ugyanazt a képletet a felhúzási ellenállás kiszámításához bármely alkalmazáshoz.
Húzható ellenállások:
A felhúzási ellenállás megtartja a „HIGH” csapot, ha nincs bemenet csatlakoztatva a lehúzható ellenállással, akkor a „LOW” csapot tartja, ha nincs bemenet csatlakoztatva.
A lehúzható ellenállást úgy állítják elő, hogy az ellenállást a Vcc helyett a földdel kötik össze.
A lehúzás kiszámítható:
R = VIL (MAX)/ IA
Hol,
VIL (MAX)LOW szintű bemeneti feszültség.
énALOW szintű bemeneti áram.
Mindezeket a paramétereket megemlíti az adatlap.
R = 0,8 / 1,6 x 10 ^ -3 = 0,5K ohm
Legfeljebb 500 ohmos ellenállást használhatunk a lehúzáshoz.
De ismételten ellenállási értéket kell használnunk, kevesebb mint 500 ohm.
Nyitott kollektor kimenet / Nyitott leeresztés:
Mondhatjuk, hogy a tű „nyitott kollektor kimenet”, amikor az IC nem képes a „HIGH” kimenetet meghajtani, a kimenetét azonban csak „LOW”. Egyszerűen összeköti a kimenetet a földdel, vagy leválasztja a földről.
Láthatjuk, hogyan történik a nyitott kollektor konfigurációja egy IC-ben.
Mivel a kimenet vagy földelt, vagy nyitott áramkör, csatlakoztatnunk kell egy külső felhúzási ellenállást, amely a tranzisztor kikapcsolt állapotában meg tudja fordítani a „HIGH” csapot.
Ez ugyanaz a nyitott lefolyó esetében, az egyetlen különbség az, hogy az IC-ben lévő belső tranzisztor egy MOSFET.
Most megkérdezheti, miért van szükségünk nyílt lefolyó konfigurációra? Mindenesetre csatlakoztatnunk kell egy felhúzós ellenállást.
Nos, a kimeneti feszültség változtatható, ha a nyitott kollektor kimenetén különféle ellenállási értékeket választunk, így nagyobb rugalmasságot biztosít a terhelés számára. Nagyobb vagy alacsonyabb üzemi feszültségű kimeneten tudjuk csatlakoztatni a terhelést.
Ha rögzített húzóellenállás-értékünk lenne, akkor nem tudjuk szabályozni a kimenet feszültségét.
Ennek a konfigurációnak az egyik hátránya, hogy hatalmas áramot fogyaszt, és nem feltétlenül akkumulátorbarát, megfelelő működéséhez nagyobb áramra van szükség.
Vegyünk példát az IC 7401 nyílt lefolyási logika „NAND” kapujára, és nézzük meg, hogyan kell kiszámítani a felhúzási ellenállás értékét.
Tudnunk kell a következő paramétereket:
VOL (MAX)amely az IC 7401 maximális bemeneti feszültsége, amely garantálja a kimenet „LOW” (0,4 V) bekapcsolását.
énOL (MAX)amely az alacsony szintű bemeneti áram (16mA).
Vcc az üzemi feszültség, amely 5 V.
Tehát itt összekapcsolhatunk egy 287 ohm körüli Pull-Up ellenállást.
Van kérdés? Kérjük, használja az alábbi megjegyzésmezőt, hogy kifejezze gondolatait, kérdéseire ASAP válaszolunk
Korábbi: Digitális puffer - Munka, Definíció, Igazságtábla, Dupla inverzió, Kihúzás Következő: Az indukciós motorok skalár (V / f) vezérlésének megértése
