ตัวต้านทานแบบดึงขึ้นคืออะไร? มันทำอะไร? และทำไมมันจำเป็น?

ฉันเจอวงจรง่าย ๆ หลายตัวที่แสดงวิธีการเปิด LED หรืออย่างอื่น ตัวต้านทานแบบดึงขึ้นมักถูกกล่าวถึง พวกเขาทำอะไร? หมุด GPIO บางตัวต้องการตัวต้านทานแบบดึงขึ้นและอื่น ๆ ไม่ได้ความแตกต่างคืออะไร?

จากเว็บไซต์ Arduino :

บ่อยครั้งที่มีประโยชน์ในการคัดพินอินพุตไปยังสถานะที่รู้จักหากไม่มีอินพุตอยู่ สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการเพิ่มตัวต้านทาน pullup (ถึง +5 V) หรือตัวต้านทานแบบดึงลง (ตัวต้านทานถึงกราวด์) บนอินพุตโดยมี 10 kΩเป็นค่าทั่วไป

แต่ : มาจากเว็บไซต์ Arduino จำไว้ว่าพิน Raspberry GPIO นั้นมีความทนทานต่อแรงดันไฟฟ้า 3.3 Vเท่านั้น(ดังนั้นให้ทำการ pullup ที่ 3.3 V ไม่ใช่ R 5 V บน Raspberry Pi) !!!

นี่คือตัวอย่างของแผนผังตัวต้านทานแบบดึงขึ้น

การดึงขึ้นจะทำให้แน่ใจว่าพินนั้นขึ้นโดยไม่ใช้กระแสมากเกินไป เกทมีสามสถานะที่เป็นไปได้: ON, OFF และ FLOATING

สถานะ FLOATING ไม่มีประโยชน์มากเนื่องจากไม่สามารถแปลงเป็นค่าบูลีนได้ ดังนั้นตัวต้านทานแบบเลื่อนขึ้นและลง: พวกมันอยู่ที่นั่นเพื่อกำจัดสถานะการลอยตัว

ตัวต้านทานแบบดึงขึ้นหรือลงจะใช้กับพินอินพุตเพื่อกำหนดสถานะในกรณีที่อินพุตไม่ได้เชื่อมต่ออะไรหรือส่วนที่เชื่อมต่ออยู่ในสถานะอิมพิแดนซ์สูง (Z) อินพุตที่ไม่มีสถานะที่กำหนดมีปัญหาที่ค่าอินพุตสามารถเป็นอะไรก็ได้ (0 หรือ 1) เรียกว่าลอยตัว

นี่คือคำอธิบายในเชิงลึกเพิ่มเติมในบทความในวิกิพีเดีย (ที่ Jivings เพิ่มการแสดงความคิดเห็นของคำถามของคุณ) และเล็ก ๆ น้อย ๆ ขึ้นสายตาในบทความนี้ใน SparkFun

สิ่งที่ต้องจำไว้ (ทำให้ฉันสับสนเล็กน้อยในตอนแรก) คือตัวต้านทานแบบดึงขึ้นหรือเลื่อนลงเป็นเพียงตัวต้านทานมาตรฐานในบทบาทที่เฉพาะเจาะจง มีมากกว่าหนึ่งคนได้พยายามซื้อตัวต้านทานแบบดึงขึ้นเพื่อพบว่าไม่มีตัวต้านทานเท่านั้น ตัวต้านทานมาตรฐานจะดึงแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 5V / 3.3V หรือลดลงเหลือ 0V ตามสถานะปกติ

พจนานุกรมอิเล็กทรอนิกส์กำหนด pull-up ดังนี้:

pull-up: คำอธิบายของวงจรหรือส่วนประกอบที่ใช้ในการเพิ่มมูลค่า (เช่นความต้านทาน) ของวงจรที่มีการเชื่อมต่อ

หาก LED เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ +5 V และควบคุม (LED ON & OFF) โดยไมโครคอนโทรลเลอร์ / ไมโครโปรเซสเซอร์หรือด้วยวิธีอื่นในระหว่างสถานะ ON แหล่งจ่ายไฟอาจจ่ายกระแสไฟสูงในทางกลับกันกระแสไฟสูงอาจเสียหาย ไฟ LED

การจำกัดในปัจจุบันสูงจากอุปทานต้านทานดึงขึ้นดึงขึ้นสมรรถภาพและข้อ จำกัด ในปัจจุบันการจัดหา LED จากแหล่งจ่ายไฟ (+5 V) ดังนั้น LED ได้รับการคุ้มครองจากกระแสสูง ฟังก์ชั่นการดึงขึ้นและการป้องกันแบบANDตรรกะลอจิกแบบมีสายไปยังบัสI²C ขึ้นอยู่กับวงจร

คำว่าpull-upหรือpull-downเป็นคำที่ใช้อธิบายบทบาทที่ตัวต้านทานดำเนินการ มันจะดึงสายสัญญาณที่เชื่อมต่อกับขั้วหนึ่งเข้าหาแหล่งจ่ายไฟ / กราวด์ / แรงดันอ้างอิงที่มีอยู่ในขั้วต่ออื่น คำตอบก่อนหน้านี้ไม่ถูกต้องในการพูดว่า "ดึงความต้านทานขึ้น" แทนที่จะเป็นการลดความต้านทาน / อิมพิแดนซ์ในวงจรเพื่อให้สายสันนิษฐานว่าเป็นสถานะที่รู้จักกันเมื่อมันจะไม่เป็นเช่นนั้นขาเข้าของวงจรรวมที่เป็นอย่างอื่น ไม่ได้เชื่อมต่อ เช่นนี้จะตอบโต้ผลกระทบเมื่อสิ่งภายนอกจะถูกเชื่อมต่อจำนวนของความต้านทานที่จะต้องต่ำพอที่จะมีประสิทธิภาพในการทำการดึงถ้าพินเป็นอุบัติเหตุโดยบังเอิญหรือจงใจเปิดวงจร แต่สูงพอที่วงจรภายนอกใด ๆ จะไม่ได้รับภาระเกินควรที่จะเอาชนะผลกระทบเมื่อมันต้องการที่จะขับรถไปในทิศทางอื่น

GPIO Pins บน Pi มีส่วนควบคุมภายในที่ฉันเข้าใจว่าส่วนใหญ่สามารถทำเพื่อให้สายถือว่าวงจรตรรกะต่ำหรือสูงหรือซ้ายเปิด - หลังซึ่งจะดีถ้ามีผู้ใช้ให้ต้านทานขึ้น / ลงทำงาน (อาจเป็นส่วนหนึ่งของการไหลเวียนภายนอกอยู่แล้ว) การออกแบบแบบหลังมีความสำคัญอย่างยิ่งหากวงจรภายนอกทำงานจากรางจ่ายไฟเกิน 3.3 โวลต์เพราะในกรณีนั้นแรงดึงจะต้องไม่พยายามเพิ่มแรงดันไฟฟ้าในสายให้สูงกว่า 3.3V - ตัวต้านทานอนุกรม (พูด 4K7 ) และไดโอด Schottky (เช่น BAT85) ที่มีขั้วบวกที่ด้านข้างของตัวต้านทานซีรีส์ที่เชื่อมต่อกับขา GPIO และแคโทดของมันไปยังรางจ่าย 3.3V เป็นวิธีหนึ่งในการป้องกันสิ่งนี้ - แรงดันไฟฟ้าตกไปข้างหน้าต่ำ (<0.2V) ของประเภทนั้น ไดโอดป้องกันสายสัญญาณที่ถูกถ่ายสูงพอที่จะสร้างความเสียหายให้กับ Pi โดยเสียเวลาเพิ่มขึ้นเล็กน้อยสำหรับสัญญาณที่จะแพร่กระจายไปสู่ ​​Pi

ฉันเป็นเพียงการเริ่มต้นออกมาพร้อมกับพี่เป็นผมซื้อสองมือสองเมื่อวานนี้ {แม้ว่าฉันได้รับในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์นานกว่า 35 ปี} และฉันกำลังมองไปรอบ ๆ สำหรับข้อมูลเกี่ยวกับพี่ Pinout สำหรับตรงด้วยเหตุนี้ - และที่ดีที่สุด สถานที่ที่จะได้รับสอง PSUs ที่พวกเขาไม่ได้มาพร้อมกับ 'em 8-P