Aclaración sobre la resistencia de pull-up

Question

Soy bastante nuevo en la electrónica y me cuesta entender el principio de la "resistencia pull-up". He leído muchos artículos al respecto y creo que lo he entendido pero no estoy 100% seguro así que tengo una pregunta. En este artículo Después de la primera imagen, dice:

Cuando se pulsa el botón momentáneo se conecta el pin de E/S a Vcc y el microcontrolador registraría la entrada como un alto.

Pero no lo entiendo. ¿Dónde está VCC? Por lo que veo, no hay ninguna fuente de alimentación en este esquema, sólo un microcontrolador conectado a un botón que están ambos conectados a tierra, así que ¿cómo puede haber cualquier tensión en este circuito?

Answer 1

El artículo parece bastante confuso: el texto y las cifras no coinciden. Intentaré presentar aquí los mismos tres esquemas que allí, con la esperanza de una explicación más acorde.

Asume que U1 es tu microcontrolador, y que P1 es un pin de E/S configurado como entrada. (Podría ser cualquier puerta lógica, en realidad.) Otras conexiones a U1 no son tan relevantes por lo que no se muestran, pero se supone que tiene conexiones de alimentación y otras necesidades.

(1) Si se pulsa el botón, el puerto P1 está conectado a tierra, y detectará un nivel lógico bajo. Pero cuando se suelta el botón, el puerto no está conectado a ninguna parte, sino que es flotante . No hay una tensión definida, por lo que incluso un pequeño ruido puede hacer que la entrada digital cambie de un valor a otro. También podría oscilar, y causar un mayor consumo de energía. No es bueno.

(2) Ahora, cuando el botón es no presionado, el puerto detectará un nivel alto, ya que está conectado directamente a Vcc. Pero si se pulsa el botón, Vcc se cortocircuita a tierra, y la fuente de alimentación probablemente se quemará y morirá. Incluso peor.

(3) Aquí, si no se pulsa el botón, el puerto volverá a detectar un nivel lógico alto: es tiró de lo alto a través de la resistencia. (No hay pérdida de tensión a través de la resistencia, ya que la impedancia de la entrada digital es muy alta, y por lo tanto la corriente al puerto es aproximadamente cero).

Cuando se pulsa el botón, el puerto está conectado directamente a tierra, por lo que detecta un nivel bajo. Ahora, una corriente fluirá de Vcc a tierra, pero la resistencia la limitará a algo sensato. Esto es bueno.

En este esquema, un botón no presionado se lee como un valor alto (1), y un botón presionado se lee como bajo (0). Esto se llama activo-bajo lógica. Intercambiando la resistencia y el interruptor se invertiría esto, de modo que un botón no presionado se leería como bajo (0), y un botón presionado como alto (1). ( activo-alto lógica).

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Answer 2

Una resistencia pull-up o pull-down "mantiene" la entrada a un nivel específico cuando no hay entrada en el pin, en lugar de permitir que la entrada flote.

Si se considera la figura 1 en su dibujo, tener el interruptor abierto no proporciona ninguna conexión eléctrica al pin, permitiendo así que las interferencias parásitas, las fugas internas, etc., influyan en la tensión del pin de entrada. Estas influencias externas pueden hacer que la entrada se interprete como un valor fluctuante, causando una oscilación no deseada o una salida inesperada.

Así que, para asegurar que el pin se mantiene en un estado "conocido", necesita estar siempre conectado a VCC o GND. Véase la figura 2. Sin embargo, hay un problema: si conectas el pin a VCC para mantenerlo en un estado "alto", luego conectas tu interruptor a GND y presionas el interruptor, ¡creas un cortocircuito directo! Se fundirá el fusible, se dañará la fuente de alimentación, se quemará algo, etc.

Así que en lugar de conectar la entrada directamente a VCC o GND, puedes conectar la entrada a través de una resistencia pull-up/pull-down. En la figura 3, utilizan una resistencia pull-up, conectando la entrada a VCC.

Cuando no hay ninguna otra entrada en la patilla, la corriente que fluye a través de la resistencia de pull-up es casi nula. Por lo tanto, hay muy poca caída de tensión a través de ella. Esto permite que toda la tensión VCC se vea en el pin de entrada. En otras palabras, el pin de entrada se mantiene "alto".

Cuando el interruptor está cerrado, la entrada y la resistencia de pull-up están conectadas a GND. Algo de corriente comienza a fluir a través del pull-up. Pero como es una resistencia mucho mayor que el cable que va a GND, casi toda la tensión cae a través de la resistencia de pull-up, haciendo que haya ~0 voltios en el pin de entrada.

Se seleccionaría una resistencia de valor relativamente alto para limitar el flujo de corriente a un valor razonable, pero no demasiado alto como para superar la resistencia interna de la entrada.

Las resistencias de pull-up te permiten mantener la entrada en un estado conocido cuando no hay entrada, pero te dan la flexibilidad de introducir una señal sin crear un cortocircuito.

Answer 3

El artículo es confuso, pero esto es lo esencial. El inversor tiene una alta impedancia de entrada y no debe dejarse flotando ya que podría asumir un 0 lógico o un 1 lógico u oscilar entre los dos.

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

• (a) Sin un pull-up necesitaríamos un conmutador para alternar entre Vss y GND (tierra). Esta disposición conmutaría la entrada firmemente en un sentido u otro, pero hay un problema durante el cambio de los contactos del interruptor cuando la entrada está flotando momentáneamente. Esto podría hacer que oscilara en presencia de interferencias electromagnéticas (EMI), por ejemplo.
• (b) resuelve dos problemas: utiliza un interruptor más sencillo y, en ausencia de cierre del interruptor, la entrada se pone en alto. Cuando el interruptor está cerrado, la entrada se pone a nivel bajo.
• (c) muestra la misma disposición en sentido inverso. El interruptor abierto tira hacia abajo.

La disposición en (b) es más común, ya que muchos dispositivos lógicos IC tienen resistencias internas de pull-up, lo que resulta en un menor número de componentes y área de PCB cuando se utiliza esta disposición.

Tenga en cuenta que la alimentación y la tierra se suponen en muchos esquemas. En el caso de las puertas lógicas, por ejemplo, hay una conexión común de Vss y tierra para 2, 4 o 6 puertas lógicas. No tendría sentido mostrarlas para cada puerta, por lo que se suponen o se muestran por separado con sus correspondientes condensadores de desacoplamiento en otra parte del esquema.

Answer 4

Bueno, es un NO puerta así que supongo que debemos imaginarnos un pin de E/S conectado donde el LED se muestra indebidamente sin una resistencia en serie. Cuando conectas la entrada a tierra, la salida debe ir a Vcc (que también puede llamarse Vdd, que es otra historia).

Es bastante normal no mostrar los pines de alimentación en las puertas lógicas. Esto es sólo para reducir el desorden en el esquema. Obsérvese que tampoco se muestra la clavija de alimentación a tierra de la puerta lógica.

Esto se vuelve un poco confuso (ocultando los pines) cuando tienes voltajes lógicos mezclados como 1,8, 3,3 y 5V en la misma placa, por lo que no lo hago normalmente, pero me ahorró un montón de desorden en los días halcones cuando todo funcionaba a 5V.

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Answer 5

Las resistencias pull-up o pull-down sirven para fijar un nivel lógico (0 en GND o 1 en VCC). La resistencia tiene mayor impedancia que el botón. Cuando se pulsa el botón, el nivel puede cambiar (si está cableado correctamente).

La "no puerta" que representa la MCU en las figuras es muy básica y el autor omitió la alimentación VCC. Por supuesto, en las figuras 2 y 3 Vcc está presente y bien conectado.

La frase que elegiste era para explicar la lógica "active high". La correspondiente a la figura 1 es

Usando una resistencia de pull-up el pin de E/S normalmente verá un alto lógico y cuando el botón es presionado verá un bajo