Объясните смысл подтягивающих резисторов

[Haster]

Здравствуйте, товарищи. Вот я никак не могу понять смысл подтягивания резисторов. Не могли бы Вы пояснить смысл этого действия (желательно с примерами, чтобы стало понятно )) И заодно объясните алгоритм выбора номинала этих резисторов. Заранее благодарю!!!

[-rvl-]

Подтягиваюшие резисторы используются в каскадах типа открытый коллектор, эмиттер, сток, исток, как нагрузка в соотв. цепи.

[ALEX__A]

Здравствуйте, товарищи. Вот я никак не могу понять смысл подтягивания резисторов. Не могли бы Вы пояснить смысл этого действия (желательно с примерами, чтобы стало понятно )) И заодно объясните алгоритм выбора номинала этих резисторов. Заранее благодарю!!!

Термин "подтягивающий резистор" обычно используются в каких либо входных цепях, например, во входных цепях микроконтроллеров или жесткой логике. Их смысл использования прямо вытекает из определения логических уровней. Известно, что логический уровень характеризуется определенным диапазоном напряжений. Между логическими уровнями находится зона неопределенности. Свободный вход микросхемы, особенно высокоомный, может, под воздействием помех, в процессе работы устройства, оказазываться в различных состояниях. Так напряжение помехи может интерпретироваться как лог.1, лог.0, или попасть в зону неопределенности. Часто это приводит к сбоям в работе схемы. Этот факт обязывает подключать неиспользуемые входы м/сх с помощью сопротивлений к плюсу или минусу источника питания, или "подтягивать" их.

Выбор номиналов этих сопротивлений задача не столь тривиальная, как это может показаться. Но в любом случае, номинал сопротивления должен быть существенно меньше входного сопротивления м/сх, если осуществляется подтягивание свободных входов м/сх. Однако часто подтягивающие резисторы служат для задания тока во внешних, по отношению ко входу м/сх, цепях. В этом случае следует выбирать такое сопротивление, чтобы ток во внешней цепи, существенно превышал входной ток микросхемы, а также все возможные токи создаваемые помехами.

Часто указанный термин применяют не совсем корректно. Так, например, если выход м/сх выполнен по схеме с открытым коллектором (ОК), то само по себе подключение выхода через сопротивление к источнику питания не будет являтся "подтягиванием" как таковым. Здесь более уместен термин нагрузочное сопротивление, поскольку он точнее определяет физическую сущность явления, ведь именно с этого сопротивления снимается полезный сигнал. Однако, если таким образом реализована какая либо линия связи (объединены несколько выходов выполненные по схеме с ОК и подключены к одному сопротивлению), то можно говорить о том, что линия связи в пассивном (активном) состоянии подтянута к напряжению питания.

С уважением, Алексей.

[Haster]

Алекей, спасибо большое!!! Пока еще не совсем понято, но, благодаря вашему участию, процесс сдвинулся с мертвой точки. Еще раз спасибо!!!
В связи с этим возникло еще пара вопросов/уточнений:
1) т.е. подтягивающий резистор позволяет намертво прибивать сигнал либо к уровню логической "1" либо "0" и как средство борьбы с помехами?
2) а почему нельзя непосредственно подключать вход микросхемы (для примера расчитанной на 5В) к 5 вольтам или к земле? Или в этом случае есть вероятность "словить" помеху?
3) т.е. такой резистор можно считать своего рода фильтром от помех? который гасит помехи?

Заранее спасибо!!!!

[ALEX__A]

Алекей, спасибо большое!!! Пока еще не совсем понято, но, благодаря вашему участию, процесс сдвинулся с мертвой точки. Еще раз спасибо!!!
В связи с этим возникло еще пара вопросов/уточнений:
1) т.е. подтягивающий резистор позволяет намертво прибивать сигнал либо к уровню логической "1" либо "0" и как средство борьбы с помехами?

На приведенном рисунке показаны четыре варианта подключения входов м/сх. Вар.1 - "подтягивание" к +Uпит., вар.2. подтягивание к "земле". В этих примерах сопротивления формируют лог.1 или лог.0 на входе микросхемы, при разомкнутом положении выключателя. Если предположить их отсутствие (вар.3 - вар.4.), то при разомкнутом выключателе состояние входов будет неопределено (вывод в воздухе), т.е. напряжение на выводе может быть эквивалентно или лог.0, или лог.1., или их непрерывной смене, также может быть и состояние неопределенности, поскольку на указанный вывод может наводиться помеха. Это существенно уменьшает помехоустойчивость микросхем. Очевидно, что в примере 1 и 2 входной сигнал микросхемы всегда определён.

2) а почему нельзя непосредственно подключать вход микросхемы (для примера расчитанной на 5В) к 5 вольтам или к земле? Или в этом случае есть вероятность "словить" помеху?

Безусловно можно, но это соединение д.б. постоянным, т.е. сигнал на входе не изменен в любой момент работы схемы. Из этого правила (т.е. непосредственного соединения некоторого входа с напряжением питания) есть исключения для некоторых микросхем старых серий.

3) т.е. такой резистор можно считать своего рода фильтром от помех? который гасит помехи?Заранее спасибо!!!!

Правильнее говорить, что эти сопротивления чётко определяют или задают логический уровень на высокоомных (а таковых сейчас большинство) входах м/см.

С уважением, Алексей.

-- Прилагается рисунок: --

[Haster]

Алексей, благодаря рисунком все стало предельно понятно )) Огромнейшее вам спасибо!!!!!!!!!!

[alexmnv]

Если предположить их отсутствие (вар.3 - вар.4.), то при разомкнутом выключателе состояние входов будет неопределено (вывод в воздухе), т.е. напряжение на выводе может быть эквивалентно или лог.0, или лог.1., или их непрерывной смене,

А вот мне, тупому, не понятно. Как на входах будет неопределенное состояние, если на них вообще напряжения не будет (разомкнут контакт) ?

[mike-y-k]

alexmnv, проводник имеет длину 0, ёмкость и индуктивность монтажа тоже равны 0 и около вывода отсутствуют электромагнитное и электростатическое поля?
Положите щупы осциллографа на стол и посмотрите на экран при достаточной для наблюдения помехи развёртке по вертикали.
Уже ведь выше все почти разжевано про причины использования.
Чтобы напряжения не было - на землю, чтобы было - на питание. Если должно меняться - соответственно подтягиваем с номиналом, который определяется из втекающего/вытекающего токов, нагрузочной способности. Отсутствие подтягивающих сопротивлений на все большей части плат сейчас не должно вводить в заблуждение - у большого количества чипов они просто реализованы в корпусе, а у множества МК ещё и управляются программно…

[Yuri222]

Как на входах будет неопределенное состояние, если на них вообще напряжения не будет (разомкнут контакт) ?

Если вольтметр подключить между входом и землей или между входом и питанием, то без подтягивающего резистора в обоих случаях он покажет 0 вольт (за счет входного сопротивления вольтметра, хотя оно и очень большое, как правило). Так какой же на самом деле потенциал входа? - неопределенный. А такого, как правило, быть не должно.

[shevbeka]

О сопротивлении подтягивающего резистора. Падение напряжения на нем за счет протекания входного тока не должно приводить к нерегламентированному значению входного напряжения. Например для получения логической "1" на входе 74АН00 нужно, чтобы произведение искомого R на "Input LeakageCurren_Max" =+-1мкА не превысило разницу минимальной величины используемого напряжения питания и "High Level InputVoltage_Min"=3,15 V @ Vcc=4,5 V (числа из даташита).