V tem prispevku bomo raziskali pull-up upor in pull-down upor, zakaj se pogosto uporabljajo v elektronskih vezjih, kaj se dogaja z elektronskimi vezji brez Pull-Up ali Pull-down upora in Kako izračunati Pull-Up in Spustne vrednosti upora in končno bomo videli še konfiguracijo odprtega kolektorja.
Kako delujejo logični vhodi in izhodi v digitalnih vezjih
V digitalni elektroniki in večini vezij, ki temeljijo na mikrokrmilniku, se vključeni digitalni signali obdelujejo v obliki logike1 ali logike0, to je 'VISOKO' ali 'LOW'.
Digitalna logična vrata postanejo temeljne enote katerega koli digitalnega vezja in z uporabo vrat 'AND', 'OR' in 'NOT' lahko zgradimo kompleksna vezja, vendar, kot je navedeno zgoraj, digitalna vrata lahko sprejmejo le dve napetostni ravni, ki «In» LOW «.
“HIGH” in “LOW” sta navadno v obliki 5V oziroma 0V. “HIGH” se imenuje tudi “1” ali pozitivni signal napajanja, “LOW” pa tudi “0” ali negativni signal napajanja.
Težave nastanejo v logičnem vezju ali mikrokrmilniku, ko je napajani vhod nekje v nedefiniranem območju med 2V in 0V.
V takem primeru logična vezja ali mikrokrmilnik morda ne bodo pravilno prepoznali signala, vezje pa bo napačno domnevalo in izvedlo.
Na splošno lahko logična vrata prepoznajo signal kot 'LOW', če je vhod pod 0,8 V, in lahko signal prepozna kot 'HIGH', če je vhod nad 2V. Za mikrokrmilnike se to dejansko lahko zelo razlikuje.
Nedoločene vhodne logične ravni
Težave nastanejo, ko je signal med 0,8 V in 2 V in se naključno spreminja na vhodnih zatičih, to težavo lahko razložimo s primernim vezjem s pomočjo stikala, priključenega na IC ali mikrokrmilnik.
Predpostavimo, da vezje uporabljamo mikrokrmilnik ali IC, če zapremo vezje, gre vhodni zatič 'LOW' in rele vklopi 'ON'.
Če odpremo stikalo, se mora rele 'IZKLOPITI' kajne? No res ne.
Vemo, da digitalne IC-ji in digitalni mikrokrmilniki vnesejo samo vnos kot »HIGH« ali »LOW«, ko odpremo stikalo, je vhodni zatič samo odprt. Ni niti „VISOKO“ niti „NIZKO“.
Vhodni zatič mora biti 'VISOK', da lahko rele izklopite, v odprtem položaju pa ta zatič postane ranljiv zaradi zapuščenih sprejemnikov, blodnih statičnih nabojev in drugih električnih hrupov iz okolice, kar lahko povzroči vklop in izklop releja naključno.
Da bi preprečili takšne naključne sprožilce zaradi zapuščene napetosti, je v tem primeru obvezno prikazan digitalni vhodni pin privezati na logiko “HIGH”, tako da se pri odklopu stikala pin samodejno poveže v določeno stanje “HIGH” ali pozitivna raven ponudbe IC.
Če želimo, da je pin 'VISOK', lahko vhodni pin priključimo na Vcc.
V spodnjem vezju je vhodni zatič priključen na Vcc, ki ohranja vhod 'VISOKO', če odpremo stikalo, kar preprečuje naključno sprožitev releja.
Morda si mislite, zdaj imamo rešitev že narejeno. Ampak ne .... še ne!
Glede na diagram, če zapremo stikalo, bo prišlo do kratkega stika in izklopa ter kratkega stika celotnega sistema. Vaše vezje ne more biti v najslabšem položaju kot kratek stik.
Kratek stik je posledica zelo velikega toka, ki teče skozi pot z nizkim uporom, ki izgoreva sledi PCB, pregorevanje varovalke, sprožitev varnostnih stikal in lahko celo povzroči usodno škodo na vašem vezju.
Da bi preprečili tako močan tok toka in ohranili vhodni zatič v stanju 'HIGH', lahko uporabimo upor, ki je povezan z Vcc, to je med 'rdečo črto'.
V tem primeru bo zatič v 'VISOKEM' stanju, če odpremo stikalo in ko zapremo stikalo, ne bo prišlo do kratkega stika, prav tako pa se lahko vhodni zatič neposredno poveže z GND, tako da ' LOW '.
Če zapremo stikalo, bo prek vlečnega upora upad napetosti zanemarljiv, preostali del tokokroga pa ostane nespremenjen.
Treba je optimalno izbrati vrednost upora Pull-Up / Pull-Down, tako da ne bo potegnil presežka skozi upor.
Izračun vrednosti vlečnega upora:
Za izračun optimalne vrednosti moramo poznati 3 parametre: 1) Vcc 2) Najnižji prag vhodne napetosti, ki lahko zagotavlja, da je izhod 'VISOK' 3) Vhodni tok visoke ravni (zahtevani tok). Vsi ti podatki so navedeni v obrazcu.
Vzemimo za primer logična vrata NAND. V skladu s podatkovnim listom je Vcc 5V, najnižja mejna vhodna napetost (vhodna napetost visoke ravni VNJIM) je 2V in vhodni tok visoke ravni (INJIM) je 40 uA.
Z uporabo ohmovega zakona lahko najdemo pravilno vrednost upora.
R = Vcc - VIH (MIN)/ JAZNJIM
Kje,
Vcc je delovna napetost,
VIH (MIN)je HIGH Level vhodna napetost,
jazNJIMje vhodni tok VISOKEGA nivoja.
Zdaj pa naredimo ujemanje,
R = 5 - 2/40 x 10 ^ -6 = 75K ohm.
Uporabimo lahko uporno vrednost največ 75K ohm.
OPOMBA:
Ta vrednost je izračunana za idealne pogoje, vendar ne živimo v idealnem svetu. Za najboljše delovanje lahko priključite upor nekoliko nižji od izračunane vrednosti, recimo 70K, 65k ali celo 50K ohm, vendar ne zmanjšajte upora tako nizko, da bo vodil velik tok, na primer 100 ohm, 220 ohm za zgornji primer.
Vlečni upori z več vrati
V zgornjem primeru smo videli, kako izbrati vlečni upor za ena vrata. Kaj če imamo 10 vhodov, ki jih je treba priključiti na vlečni upor?
Eden od načinov je, da na vsaka vrata priključite 10 vlečnih uporov, vendar to ni stroškovno učinkovita in enostavna rešitev. Najboljša rešitev bi bila povezava vseh vhodnih zatičev skupaj z enim vlečnim uporom.
Če želite izračunati vrednost vlečnega upora za zgornji pogoj, sledite spodnji formuli:
R = Vcc - VIH (MIN)/ N x INJIM
'N' je število vrat.
Opazili boste, da je zgornja formula enaka prejšnji, edina razlika je pomnoženje števila vrat.
Torej, znova izračunajmo,
R = 5 -2 / 10 x 40 x 10 ^ -6 = 7,5 K ohm (največ)
Zdaj za 10 NAND vrat smo dobili vrednost upora na način, da je tok 10-krat večji od ene NAND vrat (v prejšnjem primeru), tako da lahko upor vzdržuje najmanj 2V pri največji obremenitvi, kar lahko zagotovi zahtevano vrednost izhod brez napak.
Za izračun Pull-Up upora za katero koli aplikacijo lahko uporabite isto formulo.
Vlečni upori:
Povlečni upor ohrani pin 'HIGH', če z vlečnim uporom ni povezan noben vhod, ohrani pin 'LOW', če ni priključen noben vhod.
Spustni upor je narejen tako, da je upor namesto na Vcc priključen na tla.
Pull-Down lahko izračunamo tako:
R = VIL (MAX)/ JAZTHE
Kje,
VIL (MAX)je vhodna napetost LOW level
jazTHEje vhodni tok LOW level.
Vsi ti parametri so navedeni v obrazcu.
R = 0,8 / 1,6 x 10 ^ -3 = 0,5 K ohm
Za pull-down lahko uporabimo največ 500 ohmski upor.
Toda spet bi morali uporabiti vrednost upora, manjšo od 500 ohmov.
Izhod odprtega kolektorja / odprti odtok:
Lahko rečemo, da je zatič 'izhod odprtega kolektorja', ko IC ne more voditi izhoda 'VISOKO', temveč lahko vodi le svoj izhod 'LOW'. Preprosto poveže izhod s tlemi ali odklopi s tal.
Vidimo lahko, kako je v IC ustvarjena konfiguracija odprtega kolektorja.
Ker je izhod ozemljen ali odprt, moramo priključiti zunanji vlečni upor, ki lahko obrača zatič 'VISOKO', ko je tranzistor izklopljen.
To je enako pri odprtem odtoku, edina razlika je v tem, da je notranji tranzistor znotraj IC MOSFET.
Zdaj se lahko vprašate, zakaj potrebujemo odprto konfiguracijo odtoka? Vseeno moramo priključiti vlečni upor.
No, izhodno napetost je mogoče spreminjati z izbiro različnih vrednosti uporov na izhodu odprtega kolektorja, zato daje večjo prilagodljivost obremenitve. Na izhod, ki ima višjo ali nižjo delovno napetost, lahko priključimo obremenitev.
Če bi imeli fiksno vrednost vlečnega upora, ne moremo nadzorovati napetosti na izhodu.
Pomanjkljivost te konfiguracije je, da porabi ogromen tok in morda ni prijazen do baterije, za pravilno delovanje potrebuje večji tok.
Vzemimo primer vhoda 'NAND' z odprtim odtokom IC 7401 in si oglejte, kako izračunati vrednost vlečnega upora.
Vedeti moramo naslednje parametre:
VOL (MAX)kar je največja vhodna napetost na IC 7401, ki lahko zagotovi obračanje izhoda v položaj 'LOW' (0,4 V).
jazOL (MAX)kar je vhodni tok nizke ravni (16mA).
Vcc je delovna napetost 5V.
Torej, tukaj lahko priključimo upor vlečnega upodaja okoli 287 ohmov.
Imate kakšno vprašanje? Prosimo, uporabite spodnje polje za komentar, da izrazite svoje misli, na vaša vprašanja bomo odgovorili Kmalu
Prejšnji: Digitalni medpomnilnik - delujoč, definicija, tabela resnic, dvojna inverzija, ventilacija Naprej: Razumevanje skalarnega (V / f) nadzora za indukcijske motorje
