«Подтягивание» выводов микросхем

Довольно часто в статьях попадаются рекомендации вида: «подтяните вывод 2 микросхемы к питанию через резистор 10 кОм». Приведу развернутое пояснение, а скорее напоминание для себя, найденное на каком то из форумов.
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, отказываться 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 микросхем 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 микросхемы, если осуществляется подтягивание свободных входов микросхемы. Однако часто подтягивающие резисторы служат для задания тока во внешних, по отношению ко входу микросхемы, 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 микросхемы выполнен по схеме с открытым коллектором, то само по себе подключение выхода через сопротивление к источнику питания не будет являться «подтягиванием» как таковым. Здесь более уместен термин нагрузочное сопротивление, поскольку он точнее определяет физическую сущность явления, ведь именно с этого сопротивления снимается полезный сигнал.
p-resistor
На приведенном рисунке показаны четыре варианта подключения входов микросхемы. 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 не определено (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.
А почему бы подключать выводы микросхемы непосредственно к Uпит или земле? Безусловно можно, но это соединение должно быть 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.

1 комментарий


  1. Обратите внимание, что для некоторых портов разрешение альтернативных функций некоторых выводов делает невозможным использование других выводов для универсального цифрового ввода-вывода.

    Ответить

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *