В чем разница между подтягивающими и стягивающими резисторами?

каталог

I Подтягивающие резисторы

Обычно разомкнутая выходная цепь без коллектора (или стока) (такая как обычная схема затвора) может подавать только ограниченный ток и напряжение, но подтягивающий резистор может создать канал выходного тока для схемы.

1. Концепция

Чтобы вывести сопротивление из высокого уровня источника питания и подключить его к выходной клемме.

① Если выходной уровень равен ОК (Открытый-OPEN коллектор-COLLECTOR, ТТЛ-) или OС (Открытый-OPEN сток-DRAIN, КМОП), он не будет работать без подтягивающего резистора. Ни один резистор не может выдавать высокий уровень без источника питания.

② Если в цепи уже есть подтягивающий резистор, но сопротивление слишком велико, а падение напряжения слишком велико, выходной уровень будет уменьшаться при превышении выходного тока. В этом случае можно применить подтягивающий резистор, чтобы обеспечить ток для резистора и "подтянуть" уровень. Подключите резистор параллельно с подтягивающим резистором внутри микросхемы, и общий ток увеличивается с уменьшением общего сопротивления. Этот метод также может быть использован для согласования уровня схемы затвора. Следует также отметить, что подтягивающее сопротивление резистора, работающего в линейном диапазоне, не может быть слишком маленьким.

2. Причины использования

Как правило, когда микросхема используется для запуска одним ключом, если нет внутреннего сопротивления, для поддержания ключа без включения или возврата в исходное состояние после срабатывания необходимо подключить другой резистор снаружи микросхемы.

Цифровая схема имеет три состояния: высокий уровень, низкий уровень и состояние с высоким сопротивлением. В некоторых приложениях нежелательно состояние высокого сопротивления, которое может быть стабилизировано путем подтягивания или опускания в зависимости от требований конструкции.

Некоторые порты ввода-вывода можно установить, а некоторые - нет, и некоторые порты являются встроенными, а некоторые подключены извне. Выход порта ввода-вывода похож на транзистор, когда он подключен к резистору и источнику питания, резистор становится подтягивающим резистором. Аналогично, порт находится на высоком уровне в нормальном состоянии, но когда он подключен к земле через резистор, резистор превращается в стягивающий резистор.

Подтягивающий резистор используется для подачи тока, когда мощность привода шины недостаточна. Как правило, подтягивание увеличивает ток, а стягивающий резистор используется для поглощения тока.

3. Функции и дефекты подтягивающих резисторов

Функции ①

● Когда схемаТТЛ управляет схемой КМОП, если выходной высокий уровень схемы ниже, чем самый низкий высокий уровень схемы КМОП (обычно 3,5 В), то необходимо подключить подтягивающий резистор к выходному концуТТЛ для увеличения выходного высокого уровня.

● Схема затвора должна использовать подтягивающий резистор для увеличения выходного высокого уровня.

● Для повышения приводных возможностей выходных выводов некоторые микроконтроллеры часто используют подтягивающие резисторы.

● На микросхеме КМОП, чтобы предотвратить повреждение, вызванное статическим электричеством, неиспользуемые контакты не должны быть плавающими. Вместо этого подключается подтягивающий резистор для уменьшения входного сопротивления и обеспечения пути для экранирования нагрузки.

● Добавьте тянущий резистор к выводам микросхемы, чтобы увеличить выходной уровень, тем самым улучшая помехоустойчивость входного сигнала и повышая помехозащищенность.

● Улучшите способность магистрали к защите от электромагнитных помех. На это легко влияют внешние электромагнитные помехи, если контакты плавают.

● Несогласованное сопротивление при передаче по длинной линии легко вызывает помехи отраженной волны. Использование тянущих резисторов может соответствовать сопротивлению и эффективно подавлять помехи.

Дефекты ②

Подтягивающий резистор часто потребляет дополнительную энергию, когда через него протекает ток, что может вызвать задержку выходного уровня. Кроме того, некоторые логические микросхемы чувствительны к переходному состоянию источника питания, вводимого через подтягивающий резистор, поэтому требуется независимый источник напряжения с фильтрацией.

4. Предостережения

Следует отметить, что если сопротивление подтягивания слишком велико, то на выходном уровне произойдет задержка (RC-задержка).

Как правило, выходные контакты схемы затвора КМОП не могут быть плавающими, но должны быть подключены к подтягивающим резисторам и установлены на высокий уровень.

Принципами выбора сопротивления подтягиванию являются:

① Учитывая энергосбережение и способность микросхемы снижать ток, сопротивление должно быть достаточно большим. Если сопротивление большое, а ток будет небольшим.

② Сопротивление подтягивания должно быть небольшим, чтобы обеспечить достаточный ток возбуждения. Ток велик, когда сопротивление мало.

③ Для высокоскоростных цепей край чрезмерно большого сопротивления подтягиванию может быть сглажен.

5. Принцип расчета сопротивления подтягиванию

① Принцип расчета максимального значения

Убедитесь, что сопротивление подтягивания значительно меньше, чем полное сопротивление нагрузки, чтобы выходной сигнал был действительным на высоких уровнях.

Например, если сопротивление нагрузки равно 1K, напряжение питания составляет 5 вольт, если требуется, чтобы высокий уровень был не менее 4,5 вольт, то максимальное сопротивление подтягивания R ≈ 1K, что означает, что максимальное значение равно 1k. Если оно превышает 1k, то высокий уровень выходного напряжения будет меньше 4,5 вольт.

② Принцип расчета минимального значения

Убедитесь, что номинальный ток транзистора не превышен. Если транзистор представляет собой не полевую лампу, а обычный триод, минимальное значение также может быть рассчитано в соответствии с током насыщения.

Например, если Rmin = 5 В / 47 мА = 106 Ом, если сопротивление меньше этого сопротивления, транзистор будет перенасыщен. Если оно больше этого значения, сопротивление проводника трубки станет больше, что не способствует выходу низкого уровня.

6. Применение подтягивающего резистора

Подтягивающий резистор может быть размещен между логическим элементом и его входным концом. Например, входной сигнал может быть усилен резистором, а переключатель или перемычка могут соединить вход с землей. Кроме того, он может использоваться для выделения и выбора информации, а также для обнаружения и исправления ошибок в сигналах внешних устройств.

Соединительные Провода

Подтягивающий резистор также может работать при отсутствии тока, подаваемого логическим устройством. Разомкнутый коллектор имеет подтягивающие резисторы, и выходной сигнал таких схем часто используется для управления внешними устройствами, объединяя логические схемы и несколько устройств, подключенных к одной шине.

Кроме того, подтягивающий резистор может быть припаян к той же печатной плате, что и другие логические устройства. Ожидается, что во многих микроконтроллерах для встроенного управляющего приложения будут применяться внешние программируемые подтягивающие резисторы, чтобы уменьшить потребность во внешних компонентах.

II стягивающий резистор

стягивающий резистор напрямую подключен к земле, и когда он подключен к диоду, конец подключен к низкому уровню. Это называется стягивающим резистором, потому что уровень узла цепи опускается на землю.

1. Основная Концепция

① Подключите неопределенный сигнал к земле через резистор и зафиксируйте его на низком уровне.

② Выпадающий список предназначен для вывода тока с устройства

③ Когда порт ввода-вывода, подключенный к стягивающему резистору, установлен во входное состояние, его нормальное состояние находится на низком уровне.

2. Выдвижные резисторы на базе транзистора

По этим причинам к базе транзистора прилагается стягивающий резистор:

① Предотвращение шумовых помех

Использование стягивающих резисторов может предотвратить неисправность транзистора из-за влияния шумовых сигналов, что делает отключение транзистора более надежным.

База транзистора не может быть подвешена. Когда входной сигнал является неопределенным (например, в состоянии с высоким сопротивлением), добавление стягивающего резистора может эффективно подключить цепь к земле.

Особенно, когда GPIO (ввод / вывод общего назначения) подключен к этой базе, если микросхема с GPIO только что была включена и инициализирована, внутренняя часть GPIO также находится во включенном состоянии, что очень нестабильно и склонно генерировать шум, вызывая сбои. В этом случае добавление стягивающего резистора может устранить этот эффект. Если имеется резкий уровень импульса, когда его длительность очень мала, напряжение может быть легко снижено резистором, в противном случае его нельзя снизить.

Устройства ввода/вывода общего назначения (GPIO)

Сопротивление не должно быть слишком маленьким, иначе большой ток будет протекать от резистора к земле, влияя на ток утечки.

② Чтобы Избежать Временной Задержки

Когда транзисторный переключатель включен, предпочтительно более короткое время включения и выключения. Чтобы предотвратить временную задержку, вызванную остаточным зарядом в транзисторе в выключенном состоянии, между базой и эмиттером добавляется стягивающий резистор для разрядки. Особое внимание следует обратить, если есть высокие частоты и глубокая насыщенность.

③ Облегчите настройку напряжения смещения

Добавление стягивающего резистора к базе в основном предназначено для установки напряжения смещения, чтобы не было искажений сигнала. Особенно при наличии переменного тока во входном сигнале, если температура повышается, Ic будет увеличиваться, что приведет к увеличению Ie и падению напряжения на Re. Поскольку Vbe = Vb-IeRe, а Vb в основном удерживается стягивающим резистором, поэтому Vbe уменьшается. Уменьшение Vbe приводит к уменьшению Ib, что приводит к увеличению Ic, что делает Ic в основном постоянным. Это также принцип управления с обратной связью.

Система Управления с обратной связью

В то же время, чтобы входной ток не был слишком большим, добавление резистора может разделить часть тока, так что большой ток не будет поступать непосредственно в транзистор и повредить его.

МОП-транзистор также нуждается в стягивающем резисторе для установки смещения затвора. Поскольку три контакта внутри МОП-транзистора изолированы друг от друга, будет иметь место эффект емкости. Когда сигнал исчезает, внутренняя эквивалентная емкость может быть разряжена через стягивающий резистор, в противном случае возникнут логические ошибки.

III Настройка подтягивающих и опускающих резисторов

Когда мы выбираем подтягивающие и подтягивающие резисторы, следует учитывать характеристики переключающей трубки и входные характеристики схемы нижнего уровня, которые можно проиллюстрировать в этих аспектах:

● Управляемость и энергопотребление

Если взять в качестве примера подтягивающий резистор, то, вообще говоря, если подтягивающее сопротивление меньше, то приводная способность будет выше, а потребляемая мощность будет больше. Это должно быть

● Повышающий спрос на схему нижнего уровня

Аналогично, в качестве примера используется подтягивающий резистор. Когда выводится высокий уровень и переключатель выключен, подтягивающий резистор должен обеспечивать достаточный ток для нижней цепи.

● Высокий и низкий уровень

Пороговый уровень высокого и низкого уровней в разных цепях различен, и резистор должен быть настроен соответствующим образом, чтобы обеспечить вывод правильного уровня. Взяв в качестве примера подтягивающий резистор, когда низкий уровень является выходом и переключатель включен, подтягивающий резистор и сопротивление включения коммутационной трубки должны быть ниже нулевых уровней.

● Частотные характеристики

Для подтягивающих резисторов емкость между подтягивающим резистором и электродом стока-истока трубки переключателя и входная емкость между цепями нижнего уровня легко вызовут задержку RC. Большее сопротивление приведет к большему количеству задержек.

IV Принципиальный анализ подтягивающих и опускающих резисторов

На принципиальной схеме-1 предположим, что транзистор T1 находится в насыщенном состоянии при наличии входного напряжения.

Импульсное напряжение 0-5 В подается на базу T1. Когда входное напряжение составляет 5 В, установите T1 Ube = 0,7 В, чтобы базовый ток T1:

Отложите базовый ток T2 в сторону, поскольку T1 насыщен, тогда Uce = 0,3 В, так что:

Принципиальная схема-2

Теперь давайте посмотрим принципиальную схему-2, поскольку T2 имеет входное сопротивление, мы объединяем его с базовым сопротивлением, чтобы оно стало 5K, что является Rsr на рисунке. Во-первых, сделайте входное напряжение T1 равным 0 В, T1 будет отключен, и его коллектор должен выдавать высокий уровень. Но реальное напряжение коллектора составляет

который не является ни высоким, ни низким. Если входное напряжение немного выше 0 В, T1 может попасть в область усилителя, что значительно увеличит потребляемую транзистором мощность, а напряжение на коллекторе будет нестабильным.

Когда трубка T1 насыщена, логично, что напряжение на ее коллекторе составляет 0,3 В, что является низким уровнем. Отношение узел-ток коллектора является:

То есть:

Это может быть выполнено как с помощью транзистора T1, так и с помощью любых других компонентов в схеме. Следовательно, когда добавляется система обратного уровня, это повлияет на напряжение отключения предыдущего уровня, так что напряжение на коллекторе транзистора падает с высокого уровня до состояния, которое не является ни высоким, ни низким.

В этом случае к входу задней цепи может быть подключен подтягивающий резистор, как показано на схеме Rs-3. Один конец этого резистора подключен к источнику питания Vcc, а другой конец подключен к входной клемме.

Предположим, что Rs = 5K, параллельное значение резисторов 10K и 5K равно:

таким образом, напряжение отключения коллектора T1 равно:

что намного выше, чем последнее вычисленное значение.

Следовательно, подтягивающий резистор используется для увеличения входного напряжения высокого уровня входного каскада.

Следует отметить, что, когда трубка T1 насыщена, ток, генерируемый подтягивающим резистором, будет поступать в коллектор. Следовательно, подтягивающий резистор является токоотводящей нагрузкой для T1. При выборе удельного сопротивления подтягивающего резистора следует учитывать потребляемую мощность нагрева предыдущей ступени.

И, анализируя с помощью того же метода, мы можем видеть, что стягивающий резистор является нагрузкой по току для предыдущей ступени и влияет на выключенное состояние транзистора на предыдущей ступени.

V Схема подтягивающих и опускающих резисторов

1. Схема подтягивающего резистора

На рисунке показана схема подтягивающего резистора, представляющая собой инвертор в цифровой схеме. Когда на входную клемму Ui инвертора не подается низкий уровень, подтягивающий резистор R1 может обеспечить стабильность входной клеммы на высоком уровне, предотвращая помехи низкого уровня, которые могут привести к неисправности инвертора.

Если нет подтягивающего резистора, входная клемма инвертора подвешена, поэтому внешние помехи низкого уровня легко проникают в инвертор, тем самым заставляя инвертор переключаться в направлении выходного высокого уровня.

2. Схема стягивающего резистора

На рисунке показан инвертор в цифровой схеме. Входная клемма Ui заземлена через стягивающий резистор R1, так что при отсутствии высокоуровневого входа входная клемма может быть стабильной на низком уровне без высокоуровневых помех, которые приводят к неисправности инвертора.

Если стягивающий резистор R1 опущен, входной конец инвертора плавающий и имеет высокое сопротивление. В результате внешние высокоуровневые помехи легко добавляются к инвертору со входа, заставляя инвертор поворачиваться в направлении низкого уровня выходного сигнала.