Cos'è una resistenza pull up e come si usa?

Le resistenze pull-up sono essenziali in molti circuiti digitali. Parliamo di come funzionano le resistenze pull-up e di come utilizzarle.

Immagine che realizza un circuito digitale in cui è necessario un pulsante per accendere un LED. Cablaggi correttamente il circuito, collegando un'estremità del pulsante a un ingresso digitale e collegando la terra all'altra. Quando finalmente fornisci alimentazione, noti che il LED si accende e si spegne senza che tu spinga l'interruttore.

Se hai mai osservato situazioni come questa, è probabile che tu abbia dimenticato di aggiungere una resistenza pull-up al tuo circuito digitale. Allora, cos'è esattamente una resistenza pull-up? Come funziona e come se ne usa uno?

Un resistore pull-up è un resistore che aggiungi a un circuito digitale per evitare segnali indesiderati che potrebbero interferire con la logica o la programmazione del tuo circuito. È un modo per polarizzare o portare una linea di ingresso su positivo o VCC quando nessun altro dispositivo attivo sta guidando la linea. Tirando la linea su VCC, imposti effettivamente lo stato predefinito della linea su 1 o true.

L'impostazione di uno stato predefinito per tutti i pin di ingresso è importante per evitare segnali casuali generati durante lo stato mobile. Un pin di ingresso è in uno stato mobile quando viene disconnesso da una sorgente attiva come terra o VCC.

I resistori pull-up vengono generalmente utilizzati nei circuiti digitali che utilizzano microcontrollori e computer a scheda singola.

Quando si utilizza un interruttore momentaneo su un circuito digitale, premendo l'interruttore il circuito si chiuderà e trasmetterà vero o alto al microcontrollore. Tuttavia, il disinserimento dell'interruttore non impedirà necessariamente al pin di ingresso di inviare tali segnali.

Questo perché interrompere la connessione tramite un interruttore significa che non è più collegato a nient'altro che all'aria. Ciò fa sì che la linea si trovi in ​​uno stato fluttuante, in cui i segnali provenienti dall'ambiente potrebbero potenzialmente far sì che il perno si alzi in alto in un dato momento.

Per impedire a questi segnali vaganti di registrarsi nel tuo circuito, dovrai iniettare nella linea di ingresso una tensione sufficiente affinché continui a registrarsi ad alto livello quando la terra non viene più rilevata. Tuttavia, non è possibile collegare direttamente VCC alla linea di ingresso poiché il circuito andrà in corto non appena l'interruttore/sensore collega la linea a terra.

Per evitare di cortocircuitare la tensione di pull-up, dovrai utilizzare un resistore. Avere il resistore del giusto valore garantirà che la linea flottante avrà una tensione sufficiente per salire su un valore alto mentre sufficientemente basso da non cortocircuitare prematuramente il circuito. La quantità di resistenza dipenderà dal tipo di logica utilizzato dal circuito.

Per calcolare correttamente il valore di resistenza del tuo resistore pull-up, dovrai sapere quale tipo di logica utilizza il tuo circuito per funzionare. La famiglia logica utilizzata dal tuo circuito determinerà il valore di resistenza di cui avrà bisogno il tuo resistore pull-up.

Esistono diversi tipi di logica. Eccone alcuni:

Abbreviazione

Nome

Circuiti di esempio

Min V acceso

V massima disattivata

CMOS

Semiconduttore complementare ossido di metallo

DSP, ADC, DAC, PPL

3.5

1.5

TTL

Logica transistor-transistor

Orologi digitali, driver LED, memoria

2.0

0,8

ECL

Logica accoppiata all'emettitore

Radar, laser, acceleratori di particelle

-1,5

-1.8

DTL

Logica diodo-transistor

Flip-flop, registri, oscillatori

0,7

0,2

Se non sei sicuro di quale famiglia logica stai utilizzando, è molto probabile che il tuo circuito utilizzi famiglie logiche CMOS o TTL, poiché ECL e DTL sono obsolete da tempo. I contrassegni dei chip con prefisso che utilizza "74" o "54" sono tipicamente chip TLL, mentre i contrassegni dei chip con "CD" o "MC" indicano un chip CMOS. Se non sei ancora sicuro, puoi facilmente scoprire quale famiglia logica utilizza il tuo controller effettuando una rapida ricerca online nella relativa scheda tecnica.

Ora che hai compreso i diversi tipi di famiglie logiche e le loro tensioni minime di attivazione e massime di disattivazione, possiamo procedere a calcolare i valori per il nostro resistore di pull-up.