Tässä viestissä aiomme tutkia ylösvetovastusta ja alasvetovastusta, miksi niitä käytetään yleisesti elektronisissa piireissä, mitä tapahtuu elektronisille piireille ilman ylös- tai alasvetovastusta ja kuinka laskea vetovoima ja Vedä alas vastuksen arvot ja lopuksi näemme avoimen kollektorin kokoonpanon.

Kuinka loogiset tulot ja lähdöt toimivat digitaalisissa piireissä

Digitaalisessa elektroniikassa ja useimmissa mikrokontrolleripohjaisissa piireissä mukana olevat digitaaliset signaalit käsitellään logiikan1 tai logiikan0 muodossa, ts. 'HIGH' tai 'LOW'.

Digitaalisista logiikkaporteista tulee minkä tahansa digitaalisen piirin perusyksiköitä, ja käyttämällä ”AND”, “OR” ja “NOT” porttia pystymme rakentamaan monimutkaisia piirejä, mutta kuten edellä todettiin, digitaaliset portit voivat hyväksyä vain kaksi jännitetasoa, jotka “HIGH ”Ja” MATALA ”.

'KORKEA' ja 'MATALA' ovat yleensä 5 V: n ja 0 V: n muodossa. 'HIGH' kutsutaan myös nimellä '1' tai positiivinen virtalähde ja 'LOW' kutsutaan myös '0' tai negatiivinen signaali virtalähteestä.

Ongelmia syntyy logiikkapiirissä tai mikrokontrollerissa, kun syötetty tulo on jossain määrittelemättömällä alueella 2 V - 0 V.

Tällaisessa tilanteessa logiikkapiirit tai mikrokontrolleri eivät välttämättä tunnista signaalia kunnolla, ja piiri tekee joitain vääriä oletuksia ja toteuttaa.

Yleensä looginen portti voi tunnistaa signaalin ”LOW”, jos tulo on alle 0,8 V, ja tunnistaa signaalin ”HIGH”, jos tulo on yli 2 V. Mikrokontrollereille tämä voi vaihdella paljon.

Määrittelemättömät syötelogiikan tasot

Ongelmat syntyvät, kun signaali on välillä 0,8 V - 2 V ja vaihtelee satunnaisesti tuloliittimissä, tämä asia voidaan selittää esimerkkipiirillä, joka käyttää kytkintä, joka on kytketty mikropiiriin tai mikro-ohjaimeen.

Oletetaan piiri mikrokontrollerilla tai mikropiirillä. Jos suljet piirin, tulotappi menee “LOW” ja rele ”ON”.

Jos avaamme kytkimen, releen pitäisi kääntyä “OFF” oikealle? No eipä oikeastaan.

Tiedämme, että digitaaliset mikropiirit ja digitaaliset mikrokontrollerit ottavat syötteen vain joko “HIGH” tai “LOW”, kun avaamme kytkimen, tulotappi on juuri auki. Se ei ole ”KORKEA” eikä ”MATALA”.

Syöttötapin on oltava “HIGH”, jotta rele voidaan kytkeä pois päältä, mutta avoimessa tilanteessa tämä tappi tulee alttiiksi harhailijoille, staattisille varauksille ja muulle ympäröivälle sähköiselle melulle, mikä voi aiheuttaa releen PÄÄLLE ja POIS PÄÄLTÄ satunnaisesti.

Tällaisten satunnaisliipaisujen estämiseksi harhajännitteestä johtuen tässä esimerkissä on pakollista sitoa näytetty digitaalinen tulotappi 'HIGH' -logiikkaan, niin että kun kytkin käännetään pois päältä, tappi muodostaa automaattisesti määritetyn tilan 'HIGH' tai IC: n positiivinen syöttötaso.

Jotta nasta 'HIGH' säilyisi, voimme liittää tulotapin Vcc: hen.

Alla olevassa piirissä tulotappi on kytketty Vcc: hen, joka pitää tulon 'KORKEA', jos avaamme kytkimen, mikä estää releen satunnaisen laukaisun.

Saatat ajatella, että nyt ratkaisu on tehty. Mutta ei .... ei vielä!

Kaavion mukaan, jos suljet kytkimen, tapahtuu oikosulku, sammutetaan ja oikosuljetaan koko järjestelmä. Piirisi ei voi koskaan olla pahin tilanne kuin oikosulku.

Oikosulku johtuu erittäin suuresta virrasta, joka kulkee matalan vastusradan läpi, joka polttaa piirilevyn jäljet, sulakkeen palamisen, laukaisee turvakytkimet ja voi jopa aiheuttaa kohtalokkaita vahinkoja piirillesi.

Tällaisen raskaan virran estämiseksi ja myös tulotapin pitämiseksi HIGH-tilassa voimme käyttää vastusta, joka on kytketty Vcc: hen, eli 'punaisen viivan' väliin.

Tässä tilanteessa tappi on HIGH-tilassa, jos avaamme kytkimen, ja kytkimen sulkemisen yhteydessä ei ole oikosulkuja, ja myös tulotapin saa olla yhteydessä suoraan GND: hen, mikä tekee siitä ' MATALA'.

Jos suljet kytkimen, jännitehäviö on merkityksetön ylösvetovastuksen kautta, ja muu piiri ei muutu.

Pull-Up / Pull-Down -vastuksen arvo on valittava optimaalisesti, jotta se ei vedä ylimääräistä vastuksen läpi.

Pull-up-vastuksen arvon laskeminen:

Optimaalisen arvon laskemiseksi meidän on tiedettävä 3 parametria: 1) Vcc 2) Minimi tulojännitteen kynnysarvo, joka takaa ulostulon 'HIGH' 3) Korkean tason tulovirta (vaadittu virta). Kaikki nämä tiedot mainitaan lomakkeessa.

Otetaan esimerkki loogisesta NAND-portista. Datalehden mukaan Vcc on 5V, pienin tulojännite (korkean tason syöttöjännite V_NIITÄ) on 2 V ja korkean tason tulovirta (I_NIITÄ) on 40 uA.

“aurinkokeitin miten tehdä ”

Soveltamalla ohmin lakia voimme löytää oikean vastuksen arvon.

R = Vcc - V_{IH (MIN)}/ I_NIITÄ

Missä,

Vcc on käyttöjännite,

V_{IH (MIN)}on KORKEA tason tulojännite,

Minä_NIITÄon KORKEA tason tulovirta.

Tehdään nyt sovitus,

R = 5 - 2/40 x 10 ^ -6 = 75K ohmia.

Voimme käyttää vastuksen arvoa enintään 75 K ohmia.

HUOMAUTUS:

Tämä arvo lasketaan ihanteellisille olosuhteille, mutta emme asu ihanteellisessa maailmassa. Parhaan toiminnan saavuttamiseksi voit kytkeä vastuksen, joka on hieman laskettua arvoa pienempi, esimerkiksi 70K, 65k tai jopa 50K ohm, mutta älä vähennä vastusta riittävän alhaiseksi, jotta se johtaa valtavaa virtaa, esimerkiksi 100 ohmia, 220 ohmia yllä olevassa esimerkissä.

Useita portteja vetävät vastukset

Yllä olevassa esimerkissä näimme kuinka valita ylösvetovastus yhdelle portille. Entä jos meillä on 10 porttia, jotka kaikki on kytkettävä Pull-Up-vastukseen?

Yksi tapa on liittää 10 Pull-Up-vastusta kumpaankin porttiin, mutta tämä ei ole kustannustehokas ja helppo ratkaisu. Paras ratkaisu olisi liittää kaikki tulonastat yhteen Pull-Up-vastukseen.

Laske ylösvetovastuksen arvo yllä olevalle ehdolle noudattamalla seuraavaa kaavaa:

R = Vcc - V_{IH (MIN)}/ N x I_NIITÄ

”N” on porttien lukumäärä.

Huomaat, että yllä oleva kaava on sama kuin edellinen, ainoa ero on porttien lukumäärän kertominen.

Tehdään sitten matematiikka uudelleen,

R = 5 -2 / 10 x 40 x 10 ^ -6 = 7,5 K ohmia (enintään)

Nyt 10 NAND-porttia varten saimme vastuksen arvon siten, että virta on 10 kertaa suurempi kuin yksi NAND-portti (edellisessä esimerkissä), jotta vastus pystyy ylläpitämään vähintään 2 V: n huippukuormalla, mikä voi taata vaaditun tulostaa ilman virheitä.

Voit käyttää samaa kaavaa laskeaksesi vastusvastuksen mihin tahansa sovellukseen.

Vedettävät vastukset:

Pull-up-vastus pitää nastan 'HIGH', jos mitään tuloa ei ole kytketty alasvetovastukseen, se pitää nastan 'LOW', jos mitään tuloa ei ole kytketty.

Alasvetovastus tehdään kytkemällä vastus maahan Vcc: n sijasta.

Pull-down voidaan laskea seuraavasti:

R = V_{IL (MAX)}/ I_THE

Missä,

V_{IL (MAX)}on matalan tason tulojännite.

Minä_THEon matalan tason tulovirta.

Kaikki nämä parametrit mainitaan lomakkeessa.

R = 0,8 / 1,6 x 10 ^ -3 = 0,5 K ohmia

Voimme käyttää enintään 500 ohmin vastusta alasvetoon.

Mutta jälleen, meidän tulisi käyttää vastuksen arvoa, joka on alle 500 ohmia.

Avoin keräimen lähtö / avoin tyhjennys:

Voimme sanoa, että nasta on 'avoin kollektorilähtö', kun IC ei pysty ajamaan lähtöä 'HIGH', mutta voi ajaa vain lähtöään 'LOW'. Se yksinkertaisesti yhdistää lähdön maahan tai irti maasta.

Voimme nähdä, kuinka avoin kollektorin kokoonpano tehdään IC: ssä.

Koska lähtö on joko maadoitettu tai avoin piiri, meidän on kytkettävä ulkoinen Pull-Up-vastus, joka voi kääntää nastan 'HIGH', kun transistori on pois päältä.

Tämä on sama avoimelle tyhjennykselle, ainoa ero on, että IC: n sisäinen transistori on MOSFET.

Nyt voit kysyä, miksi tarvitsemme avoimen tyhjennyskokoonpanon? Meidän on joka tapauksessa liitettävä Pull-Up-vastus.

Lähtöjännitettä voidaan muuttaa vaihtamalla vastuksen eri arvot avoimen kollektorin ulostuloon, joten se antaa enemmän joustavuutta kuormalle. Voimme kytkeä kuorman lähtöön, jolla on suurempi tai pienempi käyttöjännite.

Jos meillä olisi kiinteä vetovastuksen arvo, emme voi hallita lähdön jännitettä.

Yksi tämän kokoonpanon haittapuoli on, että se kuluttaa valtavaa virtaa eikä välttämättä ole akkukäyttöinen, se tarvitsee suurempaa virtaa sen oikeaan toimintaan.

Otetaan esimerkki IC 7401: n avoimen tyhjennyslogiikan 'NAND' -portista ja katsotaan, miten lasketaan vastuksen arvo.

Meidän on tiedettävä seuraavat parametrit:

V_{OL (MAX)}mikä on IC 7401: n suurin tulojännite, joka voi taata ulostulon 'LOW' (0,4 V) kääntämisen.

Minä_{OL (MAX)}mikä on matalan tason tulovirta (16mA).

Vcc on käyttöjännite, joka on 5 V.