풀다운 저항기

전기 공학을 이해하기 위해이 튜토리얼을 우연히 발견했습니다.

http://www.ladyada.net/learn/arduino/lesson5.html

스위치가 나올 때까지 다이어그램을 이해했습니다. 브레드 보드 또는 다이어그램에서 스위치가 어떻게 작동하는지 잘 모르겠습니다. 이것은 내가 생각하는 특정 것입니다 (이것은 풀 다운 저항입니다).

구현은 다음과 같습니다.

다이어그램을 기반으로, 내가 생각하는 것은 전원이 스위치로 이동하고 버튼이 올라가면 회로가 완료되지 않은 것입니다. 버튼을 누르면 전류가 더 끌어 당기므로 (100ohm <10kohm) 핀 2에 대한 최소 저항 경로를 사용합니다.

튜토리얼에서 설명하는 방식은 버튼이 작동하고 회로가 완료되었지만 10k 옴 저항이 전력을 접지로 끌어 당기는 것처럼 들립니다. 10k 옴과 100 옴이 모두 동일한 전류를 수신하는 경우 어떻게 또는 왜 긍정적이지 않습니다. 전류는 핀 2에 개방 된 것보다 높은 저항을 통해 접지로 끌어 당겨집니다.

우선 100Ω 저항은 잊어 버리십시오. 버튼 작동에 필요하지 않으며 프로그래밍 오류가 발생할 경우를 대비하여 보호 기능이 있습니다.

• 버튼을 누르면 P2가 + 5V에 직접 연결되므로 "1"인 하이 레벨로 표시됩니다.
• 버튼에서 손을 떼면 + 5V는 더 이상 계산되지 않으며 포트와 접지 사이에는 10kΩ 만 있습니다.

$\times$

이제 100Ω 저항입니다. 실수로 핀 출력을 만들어 낮게 설정 한 경우 버튼을 누르면 단락이 발생합니다. 마이크로 컨트롤러는 핀에 0V를 설정하고 같은 핀에 스위치 + 5V를 설정합니다. 마이크로 컨트롤러는 마음에 들지 않으며 IC가 손상 될 수 있습니다. 이러한 경우 100Ω 저항은 전류를 50mA로 제한해야합니다. (아직 여전히 너무 많으면 1kΩ 저항이 더 좋습니다.)

낮은 누설을 제외하고 입력 핀으로 전류가 흐르지 않기 때문에 저항을 가로 지르는 전압 강하가 거의 없습니다.

10kΩ은 풀업 또는 풀다운의 일반적인 값입니다. 값이 낮을수록 전압 강하가 낮아 지지만 10mV 또는 1mV는 큰 차이가 없습니다. 그러나 다른 것이 있습니다 : 버튼을 누르면 저항에 5V가 있으므로 5V / 10kΩ = 500µA의 전류가 흐릅니다. 그것은 문제를 일으키지 않을 정도로 낮아서 어쨌든 버튼을 길게 누르지 않을 것입니다. 그러나 버튼을 스위치로 교체하면 오랫동안 닫힐 수 있습니다. 그런 다음 1kΩ 풀다운을 선택했다면 스위치가 닫혀있는 한 저항을 통해 5mA가됩니다. 이는 약간의 낭비입니다. 10kΩ이 좋은 값입니다.

이 저항을 뒤집어 풀업 저항을 얻고 버튼을 누를 때 접지로 전환 할 수 있습니다.

그러면 논리가 반전됩니다. 버튼을 누르면 "1"대신 "0"이 표시되지만 작동은 동일합니다. 버튼을 누르면 입력이 0V가됩니다. 버튼을 놓으면 저항이 연결됩니다. +5 V 레벨로의 입력 (무시할만한 전압 강하).

이것이 일반적으로 수행되는 방식이며 마이크로 컨트롤러 제조업체는이를 고려합니다. 대부분의 마이크로 컨트롤러에는 내부 풀업 저항이있어 소프트웨어에서 활성화 또는 비활성화 할 수 있습니다. 내부 풀업을 사용하는 경우 버튼을 접지에 연결하기 만하면됩니다. (일부 마이크로 컨트롤러에는 구성 가능한 풀다운도 있지만 일반적이지 않습니다.)

스위치는 전력을 소비하고 일부 출력 신호를 생성하는 멋진 장치 가 아니라 버튼을 눌러 회로에서 추가하거나 제거 하는 와이어 로 생각 하십시오.

스위치의 연결 이 끊어 지면 (누르지 않은 상태) 전류의 유일한 가능한 경로는 P2두 저항에서 접지까지입니다. 따라서 마이크로 컨트롤러는 LOW를 읽습니다.

스위치가 연결되어있는 경우 :

• 전류는 전원 공급 장치에서 스위치를 통해 이동합니다.

• 일부 전류는 100 옴 저항을 통해로 이동합니다 P2. 마이크로 컨트롤러가 HIGH를 읽습니다.

• 소량의 전류가 10 Kohm 저항을 통해 접지로 흐릅니다. 이것은 기본적으로 낭비되는 힘입니다.

100ohm 저항은 들어가는 최대 전류를 제한하기 만합니다 P2. 마이크로 컨트롤러의 P2입력은 이미 높은 임피던스이고 많은 전류를 싱크하지 않기 때문에 일반적으로 이와 같은 회로에는 포함 되지 않습니다. 그러나 100 옴 저항을 포함하면 소프트웨어에 버그 나 논리 오류가있어 P2대신 출력 으로 사용하려고 할 때 유용 합니다. 이 경우, 마이크로 컨트롤러가 P2로우 로 구동하려고 하지만 스위치가 단락되어 하이로 연결되면 마이크로 컨트롤러 핀이 손상 될 수 있습니다. 안전을 위해 100 옴 저항은이 경우 최대 전류를 제한합니다.

버튼을 누르면 입력에 로직 하이 레벨 (+ 5V)이 배치됩니다. 그러나 저항을 생략하고 버튼을 놓으면 입력 핀이 플로팅 상태가되어 HCMOS에서 레벨이 정의되지 않았 음을 의미합니다. 그것은 원하지 않는 것이므로 저항을 사용하여 입력을 접지로 끌어 내립니다. 그렇지 않으면 버튼을 누르면 단락이 발생하기 때문에 저항이 필요합니다.

입력은 임피던스가 높으므로 전류가 거의 흐르지 않습니다. 저항을 통한 제로 전류는 그에 대한 제로 전압을 의미하므로 (옴의 법칙) 한쪽의 0V도 입력 핀의 0V (또는 매우 가까이)가됩니다.

이것은 버튼을 연결하는 한 가지 방법이지만 저항과 버튼을 교체하여 저항이 + 5V로, 버튼을 접지로 전환 할 수 있습니다. 그런 다음 논리가 반전됩니다. 버튼을 누르면 입력 핀의 레벨이 낮아집니다. 그러나 대부분의 마이크로 컨트롤러에는 풀업 저항이 내장되어 있으므로 버튼 만 있으면 외부 저항을 생략 할 수 있기 때문에이 작업이 종종 수행됩니다. 내부 풀업을 활성화해야 할 수도 있습니다.

이 답변 도 참조하십시오 .

스위치에 의해 "녹색"노드 (100ohm 및 10kohm 저항 연결시)가 + 5V에 연결되어 있지 않으면 해당 노드가 접지로 당겨지기 때문에 10kohm 저항을 풀다운 저항이라고합니다. ). 스위치가 닫히면 해당 노드는 + 5V의 전위를 얻습니다.

논리 IC (AND 게이트, OR 게이트 등)의 입력을 제어하는 ​​데 사용됩니다. 입력에 결정 값이없는 경우 (0 또는 1 값) 이러한 회로는 이상하게 동작하기 때문입니다. 논리 게이트의 입력을 플로팅 상태로두면 출력을 안정적으로 결정할 수 없으므로 항상 결정된 입력 (0 또는 1)을 게이트의 입력에 적용하는 것이 좋습니다. 이 경우 P2는 특정 논리 게이트에 대한 입력이며 스위치가 열려 있으면 입력 값이 0 (GND)입니다. 스위치가 닫히면 입력 값은 1 (+ 5V)입니다.

전류는 최소 저항 경로를 사용합니다

이 일반적인 오해가 어디에서 왔는지 확실하지 않지만 옴의 법칙과 직접 모순되기 때문에 실제로 잘못되었습니다. 전류는 가능한 모든 경로를 취하고 저항에 반비례합니다. 10k 저항에 5V를 적용하면 제공하는 대체 경로 수 (낮은 저항 또는 기타)에 관계없이 0.5mA가 저항을 통과합니다.

또한 저항이 접지에 연결되어 있지 않기 때문에 100 옴 저항을 통과하는 경로가 반드시 "최소 저항"인 것은 아닙니다 . 일반적으로이 저항을> 10 MOhm 임피던스로 MCU 입력에 연결하면 10k 저항을 최소 저항 경로로 효과적으로 만들 수 있습니다.

풀다운 저항이 필요한 이유는 마이크로 컨트롤러가 CMOS 장치이므로 입력 핀이 궁극적으로 MOSFET의 게이트이기 때문입니다.

푸시 버튼이 전구나 LED 또는 릴레이를 제어하는 ​​경우 개방 회로가 "꺼져"있기 때문에 풀다운 저항이 필요하지 않습니다. 버튼을 놓으면 전류가 흐르지 않기 때문에 전구가 꺼집니다.

장치가 원래 7400 시리즈 로직 칩과 같은 진정한 TTL 부품이라면 풀다운 저항이 필요하지 않습니다. 입력이 양극성 트랜지스터이기 때문에 버튼을 놓을 때베이스 이미 터 접합을 통해 전류가 흐르지 않으며 입력은 "떨어져서".

대조적으로, 마이크로 컨트롤러의 입력은 커패시터처럼 작동하는 MOSFET 게이트입니다. 게이트 전압이 충분히 높으면 입력이 "켜짐"입니다. 버튼을 누르면 전류가 100R 저항을 통해 마이크로 컨트롤러로 흐릅니다. 게이트는 커패시터처럼 (매우 빨리) 충전되며 입력은 "켜짐"이됩니다. 이제 버튼에서 손을 떼면 어떻게됩니까? 더 이상 전류가 흐르지 않습니다. 그러나 이것이 입력에 의미하는 것은 무엇입니까? 풀다운 저항이 없으면 게이트의 전하가 갈 곳이 없습니다. 전압은 5V 근처에 그대로 있고 입력은 여전히 ​​"켜져"있습니다. 풀다운 저항은 게이트 전하를 배출하여 전압이 "온"레벨 아래로 떨어지도록합니다. 이것이 디지털 입력이 "꺼짐"으로 간주되도록하는 것입니다.

두 개의 버튼을 입력 핀에 연결하여이를 실험 할 수 있습니다. 1 ~ 5V를 묶고 1을 접지에 연결하십시오. 5V 버튼을 누르면 입력이 켜집니다. 손을 떼면 GND에 연결된 것을 누를 때까지 계속 켜져 있습니다.