Unterschied zwischen Pull-up- und Pull-down-Widerständen und praktischen Beispielen

Ein Mikrocontroller in jedem Eingebettetes System Verwendet E / A-Signale zur Kommunikation mit den externen Geräten. Die einfachste Form von E / A wird normalerweise als GPIO (General Purpose Input / Output) bezeichnet. Wenn der GPIO-Spannungspegel niedrig ist, sich er in einem hoch- oder hochohmigen Zustand befindet, werden die Pull-Up- und Pull-Down-Widerstände verwendet, um sicherzustellen, dass der GPIO immer in einem gültigen Zustand ist. Normalerweise ist der GPIO auf einem angeordnet Mikrocontroller als I / O. Als Eingang kann der Mikrocontroller-Pin einen dieser Zustände annehmen: hoch, niedrig und schwebend oder hochohmig. Wenn ein I / P über den I / P-Schwellenwert mit hohem Schwellenwert angesteuert wird, ist dies ein logischer Wert. Wenn der I / P-Wert unter den I / P-Wert mit niedrigem Schwellenwert angesteuert wird, ist der Eingang logisch 0. In einem Floating-Modus oder hochohmiger Zustand, der I / P-Pegel ist weder konstant hoch noch niedrig. Um sicherzustellen, dass die Werte eines E / A immer in einem bekannten Zustand sind, werden Pull-up- und Pull-down-Widerstände verwendet. Die Hauptfunktion von Pull-up- und Pull-down-Widerständen besteht darin, dass der Pull-up-Widerstand das Signal in den hohen Zustand versetzt es sei denn, es wird niedrig angesteuert und ein Pulldown-Widerstand zieht das Signal in den niedrigen Zustand, es sei denn, es wird hoch angesteuert.

Pull-up- und Pull-down-Widerstände

Was ist ein Widerstand?

Der Widerstand ist in vielen Fällen die am häufigsten verwendete Komponente elektronische Schaltkreise und elektronische Geräte. Die Hauptfunktion des Widerstands besteht darin, den Stromfluss zu anderen Komponenten zu beschränken. Der Widerstand arbeitet nach dem Prinzip des Ohmschen Gesetzes, das besagt, dass die Verlustleistung auf den Widerstand zurückzuführen ist. Die Widerstandseinheit ist Ohm und das Ohm-Symbol zeigt den Widerstand in einem Stromkreis an. Es gibt zahlreiche Widerstandstypen sind auf dem Markt mit verschiedenen Größen und Bewertungen erhältlich. Dies sind Metallfilmwiderstände, Dünnschichtwiderstände und Dickschichtwiderstände, Drahtwiderstände, Netzwerkwiderstände, Oberflächenwiderstände, Montagewiderstände, variable Widerstände und Spezialwiderstände.

Widerstand

Betrachten Sie zwei Widerstände in Reihenschaltung, dann fließt der gleiche Strom I durch die beiden Widerstände und die Richtung des Stroms wird durch einen Pfeil angezeigt. Wenn die beiden Widerstände parallel geschaltet sind, ist der Potentialabfall V über den beiden Widerständen der gleich.

Pull-up-Widerstände

Pull-up-Widerstände sind einfache Festwiderstände, die zwischen der Spannungsversorgung und dem jeweiligen Pin angeschlossen sind. Diese Widerstände werden in verwendet digitale Logikschaltungen um einen Logikpegel an einem Pin sicherzustellen, der zu einem Zustand führt, in dem die Eingangs- / Ausgangsspannung ein nicht vorhandenes Ansteuersignal ist. Digitale Logikschaltungen bestehen aus drei Zuständen wie hoch, niedrig und schwebend oder hochohmig. Wenn der Stift nicht auf einen niedrigeren oder hohen Logikpegel gezogen wird, tritt der Zustand hoher Impedanz auf. Diese Widerstände werden verwendet, um das Problem für den Mikrocontroller zu lösen, indem der Wert in einen hohen Zustand gebracht wird, wie in der Abbildung gezeigt. Wenn der Schalter geöffnet ist, ist der Eingang des Mikrocontrollers schwebend und wird nur heruntergefahren, wenn der Schalter geschlossen ist. Ein typischer Pull-up-Widerstandswert beträgt 4,7 Kilo Ohm, kann sich jedoch je nach Anwendung ändern.

Pull-up-Widerstand

NAND-Gate-Schaltung mit Pull-Up-Widerstand

In diesem Projekt wird der Pull-up-Widerstand mit einer Logikchipschaltung verdrahtet. Diese Schaltungen sind die besten Schaltungen zum Testen von Pull-up-Widerständen. Logikchipschaltungen arbeiten basierend auf niedrigen oder hohen Signalen. In diesem Projekt wird das NAND-Gatter als Beispiel für einen Logikchip verwendet. Die Hauptfunktion des NAND-Gatters besteht darin, dass das Ausgangssignal hoch ist, wenn einer der Eingänge des NAND-Gatters niedrig ist. Auf die gleiche Weise ist das Ausgangssignal niedrig, wenn die Eingänge des NAND-Gatters hoch sind.

Die erforderlichen Komponenten für eine UND-Gatterschaltung unter Verwendung von Pulldown-Widerständen sind NAND-Gatterchip (4011), 10-Kilo-Ohm-Widerstände-2, Drucktasten-2, 330-Ohm-Widerstand und LED.

• Jedes NAND-Gatter besteht aus zwei E / A- und einem O / P-Pin.
• Zwei Drucktasten werden als Eingänge für das UND-Gatter verwendet.
• Der Pull-up-Widerstandswert beträgt 10 Kilo Ohm und die restlichen Komponenten sind 330 Ohm Widerstand und LED. Der 330-Ohm-Widerstand ist in Reihe geschaltet, um den Strom zur LED zu begrenzen

Das Schaltbild des NAND-Gatters unter Verwendung von 2-Pulldown-Widerständen an den i / ps zum NAND-Gatter ist unten gezeigt.

NAND-Gate-Schaltung mit Pull-up-Widerstand

Um den Chip mit Strom zu versorgen, wird er in dieser Schaltung mit 5 V gespeist. Der Pin 14 wird also mit +5 V versorgt, und der Pin 7 ist mit Masse verbunden. Pull-up-Widerstände sind an die NAND-Gate-Eingänge angeschlossen. Ein Pull-up-Widerstand ist mit dem ersten Eingang des NAND-Gatters und der positiven Spannung verbunden. Ein Druckknopf ist mit GND verbunden. Wenn der Druckknopf nicht gedrückt wird, ist der NAND-Gate-Eingang hoch. Wenn ein Druckknopf gedrückt wird, ist der NAND-Gate-Eingang niedrig. Für das NAND-Gatter müssen beide E / A niedrig sein, um einen hohen Ausgang zu erhalten. Um die Eulenschaltung zu bedienen, müssen Sie beide Tasten drücken. Dies zeigt die große Nützlichkeit von Pull-up-Widerständen.

Pulldown-Widerstände

Als Pull-Up-Widerstände funktionieren Pull-Down-Widerstände ebenfalls auf die gleiche Weise. Aber sie ziehen den Stift auf einen niedrigen Wert. Pulldown-Widerstände sind zwischen einem bestimmten Pin eines Mikrocontrollers und dem Erdungsanschluss angeschlossen. Ein Beispiel für einen Pulldown-Widerstand ist eine in der folgenden Abbildung gezeigte digitale Schaltung. Ein Schalter ist zwischen dem VCC und dem Mikrocontroller-Pin angeschlossen. Wenn der Schalter im Stromkreis geschlossen ist, ist der Eingang des Mikrocontrollers logisch 1, aber wenn der Schalter in einem Stromkreis offen ist, zieht der Pulldown-Widerstand die Eingangsspannung nach Masse (logisch 0 oder logisch niedriger Wert). Der Pulldown-Widerstand sollte einen höheren Widerstand als die Impedanz der Logikschaltung haben.

Pulldown-Widerstand

Und Gate-Schaltung mit Pull-Down-Widerstand

In diesem Projekt wird der Pulldown-Widerstand mit einer Logikchipschaltung verdrahtet. Diese Schaltungen sind die besten Schaltungen zum Testen von Pulldown-Widerständen. Die Logikchipschaltungen arbeiten basierend auf den niedrigen oder hohen Signalen. In diesem Projekt wird das UND-Gatter als Beispiel für den Logikchip verwendet. Die Hauptfunktion des UND-Gatters besteht darin, dass das Ausgangssignal hoch ist, wenn beide Eingänge des UND-Gatters hoch sind. Auf die gleiche Weise ist das Ausgangssignal niedrig, wenn die Eingänge des UND-Gatters niedrig sind.

Die erforderlichen Komponenten für eine UND-Gatterschaltung unter Verwendung eines Pulldown-Widerstands sind UND-Gatterchip (SN7408), 10-Kilo-Ohm-Widerstände-2, Drucktasten-2, 330-Ohm-Widerstand und LED.

• Jedes UND-Gatter besteht aus zwei E / A und einem O / P.
• Zwei Drucktasten werden als Eingänge für das UND-Gatter verwendet.
• Der Pulldown-Widerstandswert beträgt 10 Kilo Ohm und die restlichen Komponenten sind 330 Ohm Widerstand und LED. Der 330-Ohm-Widerstand ist in Reihe geschaltet, um den Strom zur LED zu begrenzen.

Das Schaltbild des UND-Gatters unter Verwendung von 2-Pulldown-Widerständen an den i / ps zum UND-Gatter ist unten gezeigt.

Und Gate-Schaltung mit Pull-Down-Widerstand

Um den Chip mit Strom zu versorgen, wird er in dieser Schaltung mit 5 V gespeist. Also werden +5V an Pin 14 angelegt und Pin7 ist mit Masse verbunden. Die Pulldown-Widerstände sind mit den UND-Gate-Eingängen verbunden. Ein Pulldown-Widerstand ist mit dem ersten Eingang des UND-Gatters verbunden. Der Druckknopf ist mit der positiven Spannung verbunden, und dann ist ein Pulldown-Widerstand mit GND verbunden. Wenn der Druckknopf nicht gedrückt wird, ist der UND-Gatter-Eingang niedrig. Wenn der Druckknopf gedrückt wird, ist der Eingang des UND-Gatters hoch. Für das UND-Gatter müssen beide E / A hoch sein, um einen hohen Ausgang zu erhalten. Um die Eulenschaltung zu betreiben, müssen Sie beide Tasten drücken. Dies zeigt die große Nützlichkeit von Pulldown-Widerständen.

Anwendungen von Pull-Up- und Pull-Down-Widerständen

• Pull-up- und Pull-down-Widerstände werden häufig in verwendet Schnittstellengeräte wie das Anschließen eines Schalters an einen Mikrocontroller.
• Die meisten Mikrocontroller haben programmierbare Pull-Up / Pull-Down-Widerstände eingebaut. So ist es möglich, einen Schalter direkt mit einem Mikrocontroller zu verbinden.
• Im Allgemeinen werden häufig Pull-up-Widerstände als Pull-down-Widerstände verwendet, obwohl einige Mikrocontrollerfamilien sowohl Pull-up- als auch Pull-down-Widerstände aufweisen.
• Diese Widerstände werden häufig in verwendet A / D-Wandler um einen kontrollierten Stromfluss in einen Widerstandssensor bereitzustellen
• Pull-up- und Pull-down-Widerstände werden im I2C-Protokollbus verwendet, wobei die Pull-up-Widerstände verwendet werden, damit ein einzelner Pin als E / A oder O / P fungieren kann.
• Wenn es nicht mit einem I2C-Protokollbus verbunden ist, schwebt der Pin in einem hochohmigen Zustand. Pull-Down-Widerstände werden auch für Ausgänge verwendet, um einen bekannten O / P zu erzielen

Daher dreht sich hier alles um die Funktionsweise und den Unterschied zwischen Pull-up- und Pull-down-Widerständen anhand eines praktischen Beispiels. Wir glauben, dass Sie eine bessere Vorstellung von diesem Konzept haben. Bei Fragen zu diesem Artikel oder Elektronikprojekte können Sie uns kontaktieren, indem Sie im Kommentarbereich unten einen Kommentar abgeben.