اسحب المقاوم واسحبه

ما هو المقاوم؟

المقاومات هي أجهزة مقيدة للتيار تستخدم بكثرة في الدوائر والمنتجات الإلكترونية. إنه مكون سلبي يوفر المقاومة عندما يتدفق التيار خلاله. توجد أنواع مختلفة من المقاومات. تُقاس المقاومة بالأوم بعلامة Ω.

ما هي المقاومة المنسدلة والسحب ولماذا نحتاجها؟

إذا اعتبرنا دائرة رقمية ، فإن الدبابيس تكون دائمًا إما 0 أو 1. في بعض الحالات ، نحتاج إلى تغيير الحالة من 0 إلى 1 أو من 1 إلى 0. في كلتا الحالتين ، نحتاج إلى تثبيت الدبوس الرقمي إما 0 ثم نغير الحالة إلى 1 أو نحتاج إلى الاحتفاظ بها 0 ثم التغيير إلى 1. في كلتا الحالتين ، نحتاج إلى جعل الدبوس الرقمي إما " مرتفع " أو " منخفض " ولكن لا يمكن تركه عائمًا.

لذلك ، في كل حالة ، تتغير الحالة كما هو موضح أدناه.

الآن ، إذا استبدلنا القيمة العالية والمنخفضة بقيمة الجهد الفعلية ، فسيكون المستوى المنطقي مرتفعًا (دعنا نقول 5 فولت) وسيكون المستوى المنخفض هو الأرض أو 0 فولت.

و سحب ما يصل المقاوم تستخدم لجعل الحالة الافتراضية من دبوس الرقمية كما السامي أو إلى مستوى المنطق (في الصورة أعلاه هو 5V) و المقاوم المنسدلة لا العكس تماما، فإنه يجعل الحالة الافتراضية الرقمية دبوس منخفض (0 فولت).

ولكن لماذا نحتاج إلى هذه المقاومات بدلاً من ذلك ، يمكننا توصيل دبابيس المنطق الرقمي مباشرةً بجهد المستوى المنطقي أو بالأرض مثل الصورة أدناه؟

حسنًا ، لم نتمكن من فعل هذا. نظرًا لأن الدائرة الرقمية تعمل في تيار منخفض ، فإن توصيل دبابيس المنطق مباشرة بجهد الإمداد أو الأرض ليس خيارًا جيدًا. نظرًا لأن الاتصال المباشر يؤدي في النهاية إلى زيادة تدفق التيار تمامًا مثل ماس كهربائى ويمكن أن يتسبب في تلف الدائرة المنطقية الحساسة وهو أمر غير مستحسن. للتحكم في التدفق الحالي ، نحتاج إلى تلك المقاومات المنسدلة أو التي تسحب لأعلى. يسمح المقاوم للسحب بتدفق التيار المتحكم فيه من مصدر جهد الإمداد إلى دبابيس الإدخال الرقمية ، حيث يمكن للمقاومات المنسدلة التحكم بفعالية في تدفق التيار من المسامير الرقمية إلى الأرض. في الوقت نفسه ، تمسك كل من المقاومات والمقاومات المنسدلة والسحب بالحالة الرقمية إما منخفضة أو عالية.

أين وكيف تستخدم المقاومات المنسدلة والسحب لأعلى

بالرجوع إلى صورة الميكروكونترولر أعلاه ، حيث يتم تقصير دبابيس المنطق الرقمي مع الأرض و VCC ، يمكننا تغيير الاتصال باستخدام مقاومات السحب والسحب.

لنفترض أننا بحاجة إلى حالة منطقية افتراضية ونريد تغيير الحالة عن طريق بعض التفاعلات أو الأجهزة الطرفية الخارجية ، فنحن نستخدم مقاومات سحب لأعلى أو منسدلة.

مقاومات السحب

إذا احتجنا إلى الحالة المرتفعة كإعداد افتراضي ونريد تغيير الحالة إلى منخفض عن طريق بعض التفاعل الخارجي ، فيمكننا استخدام المقاوم الانسحاب مثل الصورة أدناه-

يمكن تبديل طرف إدخال المنطق الرقمي P0.5 من المنطق 1 أو مرتفع إلى المنطق 0 أو منخفض باستخدام المفتاح SW1. يعمل المقاوم R1 كمقاوم سحب. وهو متصل بجهد منطق من مصدر إمداد 5 فولت. لذلك ، عندما لا يتم الضغط على المفتاح ، يكون لدبوس الإدخال المنطقي دائمًا جهد افتراضي يبلغ 5 فولت أو يكون الدبوس دائمًا مرتفعًا حتى يتم الضغط على المفتاح ويتم اختصار الدبوس إلى الأرض مما يجعله منطقيًا منخفضًا.

ومع ذلك ، كما ذكرنا أنه لا يمكن اختصار الدبوس مباشرة إلى الأرض أو Vcc لأن هذا سيؤدي في النهاية إلى تلف الدائرة بسبب حالة ماس كهربائي ، ولكن في هذه الحالة ، يتم تقصيرها مرة أخرى على الأرض باستخدام المفتاح المغلق. لكن ، انظر بعناية ، لا يتم تقصير الأمر بالفعل. لأنه وفقًا لقانون أوم ، نظرًا لمقاومة السحب ، ستتدفق كمية صغيرة من التيار من المصدر إلى المقاومات والمفتاح ثم تصل إلى الأرض.

إذا لم نستخدم مقاوم السحب هذا ، فسيتم تقصير الإخراج مباشرة إلى الأرض عند الضغط على المفتاح ، من ناحية أخرى ، عندما يكون المفتاح مفتوحًا ، سيتم تعويم دبوس المستوى المنطقي وقد يجعل بعضًا غير مرغوب فيه نتيجة.

اسحب المقاوم

نفس الشيء ينطبق على المقاوم المنسدل. ضع في اعتبارك الاتصال أدناه حيث يظهر المقاوم المنسدل مع التوصيل-

في الصورة أعلاه ، يحدث شيء معاكس تمامًا. و المقاوم المنسدلة R1 التي ترتبط مع الأرض أو 0V. وبالتالي جعل دبوس المستوى المنطقي الرقمي P0.3 كقيمة افتراضية 0 حتى يتم الضغط على المفتاح ويصبح دبوس المستوى المنطقي مرتفعًا. في مثل هذه الحالة ، تتدفق كمية صغيرة من التيار من مصدر 5 فولت إلى الأرض باستخدام مفتاح مغلق ومقاوم منسدل ، وبالتالي منع دبوس المستوى المنطقي من التقصير بمصدر 5 فولت.

لذلك ، بالنسبة لدارات المستوى المنطقي المختلفة ، يمكننا استخدام مقاومات السحب لأعلى والمقاومات المنسدلة. هو الأكثر شيوعًا في العديد من الأجهزة المضمنة ، ونظام بروتوكول سلك واحد ، والتوصيلات الطرفية في رقاقة صغيرة ، و Raspberry Pi ، و Arduino ومختلف القطاعات المضمنة بالإضافة إلى مدخلات CMOS و TTL.

حساب القيم الفعلية لمقاومات السحب والمقاومة

الآن ، نظرًا لأننا نعرف كيفية استخدام المقاوم Pull-up و Pull-down resistor ، فإن السؤال هو ما هي قيمة تلك المقاومات؟ على الرغم من أنه في العديد من دوائر مستوى المنطق الرقمي يمكننا أن نرى مقاومات سحب أو منسدلة تتراوح من 2k إلى 4.7k. لكن ماذا ستكون القيمة الفعلية؟

لفهم هذا ، نحتاج إلى معرفة الجهد المنطقي؟ ما مقدار الجهد الذي يشار إليه بالمنطق المنخفض وما مقدار ما يشار إليه بالمنطق العالي؟

بالنسبة لمستويات المنطق المختلفة ، تستخدم وحدات التحكم الدقيقة المختلفة نطاقًا مختلفًا للارتفاع المنطقي والمنطق المنخفض.

إذا أخذنا في الاعتبار إدخال مستوى ترانزستور-ترانزستور منطقي (TTL) ، فسيظهر الرسم البياني أدناه الحد الأدنى من الجهد المنطقي لتحديد المنطق العالي والجهد المنطقي الأقصى للكشف عن المنطق على أنه 0 أو منخفض.

كما نرى ، بالنسبة لمنطق TTL ، فإن أقصى جهد للمنطق 0 هو 0.8V. لذلك ، إذا قدمنا أقل من 0.8 فولت ، فسيتم قبول المستوى المنطقي على أنه 0. من ناحية أخرى ، إذا قدمنا أكثر من 2 فولت إلى 5.25 فولت كحد أقصى ، فسيتم قبول المنطق على أنه مرتفع. ولكن عند 0.8 فولت إلى 2 فولت ، تكون منطقة فارغة ، وعند هذا الجهد لا يمكن ضمان قبول المنطق على أنه مرتفع أو منخفض. لذلك ، من أجل الجانب الآمن ، في بنية TTL ، نقبل 0V إلى 0.8V على أنها منخفضة و 2 V إلى 5V على أنها عالية ، مما يضمن أن يتم التعرف على Low و High بواسطة شرائح المنطق عند هذا الجهد الهامشي

لتحديد القيمة ، الصيغة هي قانون أومس البسيط. وفقًا لقانون أوم ، الصيغة هي

V = I x R R = V / I

في حالة المقاوم للسحب ، سيكون V هو مصدر الجهد - الحد الأدنى للجهد المقبول على أنه مرتفع.

وسيكون التيار هو أقصى تيار غرق بواسطة دبابيس المنطق.

وبالتالي،

R _pull-up = (V _العرض - V _{H (min)}) / I _الغرق

عندما يكون _مصدر V هو جهد الإمداد ، يكون V _{H (min)} هو الحد الأدنى من الجهد المقبول على أنه مرتفع ، وأنا _غرق هو أقصى تيار غارق بواسطة الدبوس الرقمي.

نفس الشيء ينطبق على المقاوم المنسدلة. لكن الصيغة لديها تغيير طفيف.

R _pull-up = (V _{L (max)} - 0) / I _المصدر

حيث (V _{L (max)} يتم قبول الحد الأقصى للجهد كمنطق منخفض ، _{والمصدر} I هو الحد الأقصى للتيار الذي يتم الحصول عليه بواسطة الدبوس الرقمي.

مثال عملي

لنفترض أن لدينا دائرة منطقية حيث يكون مصدر الإمداد 3.3 فولت والجهد المنطقي العالي المقبول هو 3 فولت ، ويمكننا أن نغرق الحد الأقصى الحالي 30uA ، ثم يمكننا اختيار مقاومة السحب باستخدام الصيغة بهذه الطريقة-

الآن ، إذا أخذنا في الاعتبار نفس المثال المذكور أعلاه ، حيث تقبل الدائرة 1 فولت كحد أقصى للجهد المنطقي المنخفض ويمكن أن تصل إلى 200uA من التيار ، فسيكون المقاوم المنسدل ،