Šajā ziņojumā mēs izpētīsim pievilkšanās rezistoru un nolaižamo rezistoru, kāpēc tos parasti izmanto elektroniskajās ķēdēs, kas notiek ar elektroniskajām ķēdēm bez Pull-Up vai Pull-down rezistora un kā aprēķināt Pull-Up un Nolaižamās rezistora vērtības un visbeidzot mēs redzēsim par atvērta kolektora konfigurāciju.
Kā loģiskās ieejas un izejas darbojas digitālajās shēmās
Digitālajā elektronikā un lielākajā daļā uz mikrokontrolleru balstītās shēmās iesaistītie digitālie signāli tiek apstrādāti loģikas1 vai loģikas0 formā, t.i., “HIGH” vai “LOW”.
Digitālie loģiskie vārti kļūst par jebkuras digitālās shēmas pamatvienībām, un, izmantojot vārdus “AND”, “OR” un “NOT”, mēs varam izveidot sarežģītas shēmas, tomēr, kā minēts iepriekš, digitālie vārti var pieņemt tikai divus sprieguma līmeņus, kas “HIGH ”Un“ ZEMS ”.
“HIGH” un “LOW” parasti ir attiecīgi 5V un 0V. “HIGH” tiek saukts arī par “1” vai pozitīvu barošanas signālu, un “LOW” tiek dēvēts arī par “0” vai padeves negatīvo signālu.
Problēmas rodas loģiskajā ķēdē vai mikrokontrollerī, kad ievadītā ieeja atrodas kaut kur nenoteiktā reģionā starp 2V un 0V.
Šādā situācijā loģiskās ķēdes vai mikrokontrolleris signālu var neatpazīt pareizi, un ķēde izdarīs nepareizus pieņēmumus un izpildīs.
Parasti loģiskie vārti var atpazīt signālu kā “LOW”, ja ieeja ir zemāka par 0.8V, un var atpazīt signālu kā “HIGH”, ja ieeja ir virs 2V. Mikrokontrolleriem tas faktiski var ļoti atšķirties.
Nenoteikti ievades loģikas līmeņi
Problēmas rodas, ja signāls ir no 0,8 V līdz 2 V un nejauši mainās pie ieejas tapām, šo problēmu var izskaidrot ar ķēdes piemēru, izmantojot slēdzi, kas savienots ar IC vai mikrokontrolleru.
Pieņemsim ķēdi, izmantojot mikrokontrolleru vai IC, ja mēs aizveram ķēdi, ieejas tapa ir “LOW” un relejs “ON”.
Ja mēs atveram slēdzi, relejam jāizslēdzas “OFF” labi? Nu nav īsti.
Mēs zinām, ka ciparu mikroshēmas un digitālie mikrokontrolleri ievada tikai kā “HIGH” vai “LOW”, atverot slēdzi, ievades tapa ir tikai atvērta. Tas nav ne “HIGH”, ne “LOW”.
Ieejas tapai jābūt “HIGH”, lai izslēgtu releju, bet atvērtā situācijā šī tapa kļūst neaizsargāta pret klaiņojošiem skaņas noņēmējiem, klaiņojošiem statiskiem lādiņiem un citu apkārtējo elektrisko troksni, kas var izraisīt releja ieslēgšanos un izslēgšanu. nejauši.
Lai novērstu šādus nejaušus trigerus klaiņojoša sprieguma dēļ, šajā piemērā ir obligāti jāpiesaista parādītais digitālās ievades kontakts ar “HIGH” loģiku, lai tad, kad slēdzis tiek izslēgts, tapa automātiski savienojas ar noteiktu stāvokli “HIGH”. vai pozitīvs IC piegādes līmenis.
Lai saglabātu tapu “HIGH”, mēs varam savienot ievades tapu ar Vcc.
Zemāk esošajā ķēdē ieejas tapa ir pievienota Vcc, kas saglabā ieeju “HIGH”, ja atveram slēdzi, kas novērš releja nejaušu iedarbināšanu.
Jūs domājat, ka tagad mums ir izstrādāts risinājums. Bet nē .... vēl ne!
Kā parādīts diagrammā, ja slēdzim slēdzi, būs īssavienojums, visa sistēma tiks izslēgta un īssavienota. Jūsu ķēdē nekad nevar būt sliktākā situācija kā īssavienojums.
Īssavienojums ir saistīts ar ļoti lielu strāvu, kas plūst caur zemas pretestības ceļu, kas sadedzina PCB pēdas, drošinātāja noplūdi, iedarbina drošības slēdžus un pat var izraisīt letālu jūsu ķēdes bojājumu.
Lai novērstu tik lielu strāvas plūsmu un lai ieejas tapu turētu stāvoklī “HIGH”, mēs varam izmantot rezistoru, kas savienots ar Vcc, tas ir, starp “sarkano līniju”.
Šajā situācijā tapa būs “HIGH” stāvoklī, ja atvērsim slēdzi, un, slēdzi aizverot, nebūs īssavienojuma, kā arī ievades tapai ir atļauts tieši savienoties ar GND, padarot to “ ZEMS ”.
Ja mēs aizvērsim slēdzi, caur pievilkšanas rezistoru būs nenozīmīgs sprieguma kritums, un pārējā ķēde netiks ietekmēta.
Optimāli jāizvēlas Pull-Up / Pull-Down rezistora vērtība, lai tas neizmantotu pārpalikumu caur rezistoru.
Pull-up rezistora vērtības aprēķināšana:
Lai aprēķinātu optimālo vērtību, mums jāzina 3 parametri: 1) Vcc 2) Minimālais ieejas sprieguma slieksnis, kas var garantēt izejas “HIGH” izveidošanu 3) Augsta līmeņa ieejas strāva (Nepieciešamā strāva). Visi šie dati ir minēti datu lapā.
Ņemsim loģisko NAND vārtu piemēru. Saskaņā ar tās datu lapu Vcc ir 5 V, minimālais ieejas sprieguma slieksnis (augsta līmeņa ieejas spriegums VVIŅI) ir 2V un augsta līmeņa ieejas strāva (IVIŅI) ir 40 uA.
Piemērojot oma likumu, mēs varam atrast pareizo rezistora vērtību.
R = Vcc - VIH (MIN)/ EsVIŅI
Kur,
Vcc ir darba spriegums,
VIH (MIN)ir HIGH līmeņa ieejas spriegums,
EsVIŅIir HIGH līmeņa ieejas strāva.
Tagad darīsim atbilstību,
R = 5 - 2/40 x 10 ^ -6 = 75K omi.
Varam izmantot maksimālo rezistora vērtību 75K om.
PIEZĪME:
Šī vērtība tiek aprēķināta ideāliem apstākļiem, taču mēs nedzīvojam ideālā pasaulē. Lai nodrošinātu vislabāko darbību, varat pieslēgt rezistoru, kas ir nedaudz zemāks par aprēķināto vērtību, teiksim, 70K, 65k vai pat 50K omi, bet nesamaziniet pretestību pietiekami zemu, lai tas vadītu milzīgu strāvu, piemēram, 100 omi, 220 omi iepriekšminētajā piemērā.
Vairāku vārtu Pull-Up rezistori
Iepriekš minētajā piemērā mēs redzējām, kā izvēlēties Pull-up rezistoru vieniem vārtiem. Ko darīt, ja mums ir 10 vārti, kuri visi ir jāpievieno Pull-Up rezistoram?
Viens no veidiem ir savienot 10 Pull-Up rezistorus katrā no vārtiem, taču tas nav rentabls un vienkāršs risinājums. Labākais risinājums būtu visu ievades tapu savienošana kopā ar vienu Pull-Up rezistoru.
Lai aprēķinātu Pull-Up rezistora vērtību iepriekšminētajam nosacījumam, rīkojieties šādi:
R = Vcc - VIH (MIN)/ N x IVIŅI
“N” ir vārtu skaits.
Jūs ievērosiet, ka iepriekš minētā formula ir tāda pati kā iepriekšējā, atšķirība ir tikai vārtu skaita reizināšana.
Tātad, darīsim matemātiku vēlreiz,
R = 5 -2 / 10 x 40 x 10 ^ -6 = 7,5 K omi (maksimums)
Tagad attiecībā uz 10 NAND vārtiem mēs saņēmām rezistora vērtību tādā veidā, ka strāva ir 10 reizes lielāka par vienu NAND vārtu (iepriekšējā piemērā), lai rezistors varētu uzturēt vismaz 2 V pie maksimālās slodzes, kas var garantēt nepieciešamo izvade bez kļūdām.
Lai aprēķinātu Pull-Up rezistoru jebkurai lietojumprogrammai, varat izmantot to pašu formulu.
Nolaižamie rezistori:
Pull-Up rezistors saglabā tapu “HIGH”, ja ar Pull-down rezistoru nav pievienota neviena ieeja, tas saglabā tapu “LOW”, ja nav pievienota neviena ieeja.
Nolaižamais rezistors tiek veikts, savienojot rezistoru ar zemi, nevis Vcc.
Nolaižamo uz leju var aprēķināt:
R = VIL (MAX)/ Es
Kur,
VIL (MAX)ir zema līmeņa ieejas spriegums.
Esir LOW līmeņa ieejas strāva.
Visi šie parametri ir minēti datu lapā.
R = 0,8 / 1,6 x 10 ^ -3 = 0,5 K omi
Pull-down var izmantot ne vairāk kā 500 omi rezistoru.
Bet atkal mums vajadzētu izmantot rezistora vērtību, kas mazāka par 500 omiem.
Atvērta kolektora izeja / atvērta drenāža:
Mēs varam teikt, ka tapa ir 'atvērta kolektora izeja', ja IC nevar vadīt izvadi 'HIGH', bet var vadīt tikai savu izvadi 'LOW'. Tas vienkārši savieno izvadi ar zemi vai atvieno no zemes.
Mēs varam redzēt, kā IC tiek izveidota atvērtā kolektora konfigurācija.
Tā kā izeja ir vai nu zemēta, vai atvērta ķēde, mums jāpievieno ārējs Pull-Up rezistors, kas var pagriezt tapu “HIGH”, kad tranzistors ir izslēgts.
Tas pats attiecas uz Open drain, vienīgā atšķirība ir tā, ka iekšējais tranzistors IC iekšpusē ir MOSFET.
Tagad jūs varat jautāt, kāpēc mums nepieciešama atvērta kanalizācijas konfigurācija? Mums tik un tā ir jāpievieno Pull-Up rezistors.
Nu, izejas spriegumu var mainīt, izvēloties dažādas rezistora vērtības pie atvērtā kolektora izejas, tāpēc tas nodrošina lielāku elastību slodzei. Mēs varam savienot slodzi ar izeju, kurai ir lielāks vai mazāks darba spriegums.
Ja mums bija fiksēta pievilkšanas rezistora vērtība, mēs nevaram kontrolēt izejas spriegumu.
Viens no šīs konfigurācijas trūkumiem ir tas, ka tas patērē milzīgu strāvu un, iespējams, nav draudzīgs akumulatoriem, pareizai darbībai ir nepieciešama lielāka strāva.
Ņemsim piemēru IC 7401 atvērtās notekas loģikas “NAND” vārtiem un redzēsim, kā aprēķināt pievilkšanas rezistora vērtību.
Mums jāzina šādi parametri:
VOL (MAX)kas ir maksimālais ieejas spriegums IC 7401, kas var garantēt izejas “LOW” (0,4 V) pagriešanu.
EsOL (MAX)kas ir zema līmeņa ieejas strāva (16mA).
Vcc ir darba spriegums, kas ir 5 V.
Tātad, mēs šeit varam savienot Pull-Up rezistora vērtību ap 287 omi.
Vai jums ir kādi jautājumi? Lūdzu, izmantojiet zemāk esošo komentāru lodziņu, lai izteiktu savas domas. Uz jūsu jautājumiem atbildēs pēc iespējas ātrāk
Pāri: Digitālais buferis - darbs, definīcija, patiesības tabula, dubultā inversija, ventilatora izeja Nākamais: Izpratne par asinhrono motoru skalāro (V / f) vadību
