पुल-अप और पुल-डाउन प्रतिरोधों को आरेखों और सूत्रों के साथ समझना

पुल-अप और पुल-डाउन प्रतिरोधों को आरेखों और सूत्रों के साथ समझना

इस पोस्ट में हम पुल-अप रोकनेवाला और पुल-डाउन रोकनेवाला का पता लगाने जा रहे हैं, क्यों वे आमतौर पर इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में उपयोग किए जाते हैं, पुल-अप या पुल-डाउन रोकनेवाला के बिना इलेक्ट्रॉनिक सर्किट का क्या होता है, और पुल-अप की गणना कैसे करें पुल-डाउन रोकनेवाला मान और अंत में हम खुले कलेक्टर कॉन्फ़िगरेशन के बारे में देखेंगे।



कैसे तर्क इनपुट और आउटपुट डिजिटल सर्किट में काम करते हैं

डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स और अधिकांश माइक्रोकंट्रोलर आधारित सर्किटों में शामिल डिजिटल सिग्नलों को तर्क 1 या तर्क 0, अर्थात् 'उच्च' या 'कम' के रूप में संसाधित किया जाता है।

डिजिटल लॉजिक गेट किसी भी डिजिटल सर्किट की मूलभूत इकाइयाँ बन जाते हैं, और “AND”, “OR” और “NOT” गेट का उपयोग करके हम जटिल सर्किट का निर्माण करने में सक्षम होते हैं, हालाँकि जैसा कि डिजिटल गेट के ऊपर नोट किया गया है, केवल दो वोल्टेज स्तरों को स्वीकार कर सकता है, जो “HIGH” 'और' कम '।





'उच्च' और 'कम' क्रमशः 5V और 0V के रूप में हैं। 'हाई' को '1' या आपूर्ति के सकारात्मक संकेत के रूप में भी जाना जाता है और 'कम' को '0' या आपूर्ति के नकारात्मक संकेत के रूप में भी संदर्भित किया जाता है।

एक तर्क सर्किट या एक माइक्रोकंट्रोलर में समस्याएं उत्पन्न होती हैं, जब खिलाया इनपुट 2V और 0V के बीच अपरिभाषित क्षेत्र में कहीं होता है।



ऐसी स्थिति में एक लॉजिक सर्किट या माइक्रोकंट्रोलर सिग्नल को ठीक से नहीं पहचान सकता है, और सर्किट कुछ गलत धारणाएं बना देगा।

आम तौर पर एक लॉजिक गेट सिग्नल को 'कम' के रूप में पहचान सकता है यदि इनपुट 0.8V से कम है और इनपुट 2V से ऊपर है तो सिग्नल को 'हाई' के रूप में पहचान सकते हैं। माइक्रोकंट्रोलर्स के लिए यह वास्तव में बहुत भिन्न हो सकता है।

अपरिभाषित इनपुट लॉजिक स्तर

समस्या तब उत्पन्न होती है जब सिग्नल 0.8V और 2V के बीच होता है और इनपुट पिन पर बेतरतीब ढंग से बदलता है, इस समस्या को एक आईसी या एक माइक्रोकंट्रोलर से जुड़े स्विच का उपयोग करके एक उदाहरण सर्किट के साथ समझाया जा सकता है।

यदि हम सर्किट को बंद करते हैं, तो एक माइक्रोकंट्रोलर या आईसी का उपयोग करके एक सर्किट मान लें, इनपुट पिन 'कम' हो जाता है और रिले 'चालू' हो जाता है।

यदि हम स्विच खोलते हैं, तो रिले को 'ऑफ' करना चाहिए? सचमुच में ठीक नहीं।

हम जानते हैं कि डिजिटल आईसी और डिजिटल माइक्रोकंट्रोलर केवल 'उच्च' या 'कम' के रूप में इनपुट लेते हैं, जब हम स्विच को खोलते हैं, तो इनपुट पिन बस खुला सर्कुलेट होता है। यह न तो 'उच्च' है और न ही 'कम' है।

रीले को बंद करने के लिए इनपुट पिन 'उच्च' होना चाहिए, लेकिन खुली स्थिति में यह पिन आवारा पिकअप, आवारा स्थैतिक आवेश और आसपास से अन्य विद्युत शोर के लिए असुरक्षित हो जाता है, जो रिले को चालू और बंद करने का कारण बन सकता है। बेतरतीब ढंग से।

आवारा वोल्टेज के कारण इस तरह के यादृच्छिक ट्रिगर को रोकने के लिए, इस उदाहरण में दिखाया गया है कि डिजिटल इनपुट पिन को 'हाई' लॉजिक से जोड़ना अनिवार्य है, ताकि जब स्विच बंद हो जाए, तो पिन स्वचालित रूप से एक परिभाषित स्थिति 'हाई' से जुड़ जाए। या आईसी के सकारात्मक आपूर्ति स्तर।

पिन को 'उच्च' रखने के लिए हम इनपुट पिन को Vcc से जोड़ सकते हैं।

नीचे के सर्किट में इनपुट पिन Vcc से जुड़ा होता है, जो स्विच को खोलने पर इनपुट को 'हाई' रखता है, जो रिले के यादृच्छिक ट्रिगर को रोकता है।

आप सोच सकते हैं, अब हमारे पास हल है। लेकिन नहीं .... अभी तक नहीं!

आरेख के अनुसार यदि हम स्विच को बंद करते हैं तो शॉर्ट सर्किट होगा और शट-ऑफ और शॉर्ट सर्किट से पूरा सिस्टम बंद हो जाएगा। शॉर्ट सर्किट की तुलना में आपके सर्किट में कभी कोई खराब स्थिति नहीं हो सकती है।

शॉर्ट सर्किट एक बहुत कम करंट रेसिस्टेंस पाथ से होकर बहता है, जो पीसीबी के निशान, फ्यूज उड़ाने, सेफ्टी स्विच को ट्रिगर करता है और यहां तक ​​कि आपके सर्किट को घातक नुकसान पहुंचा सकता है।

इस तरह के भारी प्रवाह को रोकने के लिए और इनपुट पिन को 'उच्च' स्थिति में रखने के लिए, हम एक अवरोधक का उपयोग कर सकते हैं जो Vcc से जुड़ा है, जो 'लाल रेखा' के बीच है।

यदि हम स्विच खोलते हैं तो इस स्थिति में पिन एक 'उच्च' स्थिति में होगा, और स्विच को बंद करने पर कोई शॉर्ट सर्किट नहीं होगा, और इनपुट पिन को सीधे जीएनडी के साथ कनेक्ट करने की अनुमति है, जिससे यह ' कम ”।

यदि हम स्विच को बंद करते हैं तो पुल-अप रोकनेवाला के माध्यम से नगण्य वोल्टेज ड्रॉप होगा और बाकी सर्किट अप्रभावित रहेंगे।

किसी को Pull-Up / Pull-Down रोकनेवाला मान का चयन बेहतर तरीके से करना चाहिए ताकि वह रोकने वाले के माध्यम से अधिक न खींचे।

पुल-अप रेसिस्टर मूल्य की गणना:

एक इष्टतम मूल्य की गणना करने के लिए, हमें 3 मापदंडों को जानना होगा: 1) Vcc 2) न्यूनतम थ्रेशोल्ड इनपुट वोल्टेज जो आउटपुट 'हाई' 3 बनाने के लिए गारंटी दे सकता है) उच्च स्तर इनपुट वर्तमान (आवश्यक वर्तमान)। ये सभी डेटा डेटशीट में उल्लिखित हैं।

आइए तर्क नंद द्वार का उदाहरण लें। इसके डेटाशीट Vcc के अनुसार 5V है, न्यूनतम दहलीज इनपुट वोल्टेज (उच्च स्तर इनपुट वोल्टेज V)उन्हें) 2V और उच्च स्तरीय इनपुट करंट है (Iउन्हें) 40 यूए है।

ओम के नियम को लागू करके हम सही रोकनेवाला मान पा सकते हैं।

आर = वीसी - वीIH (MIN)/ मैंउन्हें

कहा पे,

Vcc ऑपरेटिंग वोल्टेज है,

वीIH (MIN)उच्च स्तरीय इनपुट वोल्टेज है,

मैंउन्हेंउच्च स्तरीय इनपुट करंट है।

अब मिलान करते हैं,

आर = 5 - 2/40 x 10 ^ -6 = 75K ओम।

हम अधिकतम 75K ओम के एक प्रतिरोधक मूल्य का उपयोग कर सकते हैं।

ध्यान दें:

इस मूल्य की गणना आदर्श स्थितियों के लिए की जाती है, लेकिन हम एक आदर्श दुनिया में नहीं रहते हैं। सर्वोत्तम संचालन के लिए आप एक प्रतिरोधक को गणना की गई मान की तुलना में थोड़ा कम 70K, 65k या यहां तक ​​कि 50K ओम से जोड़ सकते हैं, लेकिन प्रतिरोध को इतना कम नहीं करते हैं कि यह उपरोक्त उदाहरण के लिए 100 ओम, 220 ओम जैसे विशाल प्रवाह का संचालन करेगा।

मल्टीपल गेट पुल-अप रेसिस्टर्स

उपरोक्त उदाहरण में, हमने देखा कि एक गेट के लिए पुल-अप रोकनेवाला कैसे चुनें। क्या होगा यदि हमारे पास 10 गेट हैं जो सभी को पुल-अप रोकनेवाला से जोड़ने की आवश्यकता है?

इनमें से एक तरीका है कि प्रत्येक गेट पर 10 पुल-अप प्रतिरोधों को जोड़ा जाए, लेकिन यह लागत प्रभावी और आसान समाधान नहीं है। सबसे अच्छा समाधान सभी इनपुट पिंस को एकल पुल-अप रोकनेवाला से एक साथ जोड़ना होगा।

उपरोक्त स्थिति के लिए पुल-अप रोकनेवाला मान की गणना करने के लिए नीचे दिए गए सूत्र का पालन करें:

आर = वीसी - वीIH (MIN)/ एन एक्स आईउन्हें

'एन' द्वार की संख्या है।

आप देखेंगे कि उपर्युक्त सूत्र वही है जो पिछले एक ही अंतर है, फाटकों की संख्या को गुणा कर रहा है।

तो, चलो फिर से गणित करते हैं,

R = 5 -2 / 10 x 40 x 10 ^ -6 = 7.5K ओम (अधिकतम)

अब 10 नंद द्वारों के लिए, हमें इस तरह से रोकनेवाला मान मिला कि करंट एक NAND गेट (पिछले उदाहरण में) की तुलना में 10 गुना अधिक है, ताकि रोकनेवाला पीक लोड पर न्यूनतम 2V बनाए रख सके, जो आवश्यक गारंटी दे सकता है बिना किसी त्रुटि के आउटपुट।

आप किसी भी आवेदन के लिए पुल-अप रोकनेवाला की गणना के लिए एक ही सूत्र का उपयोग कर सकते हैं।

पुल-डाउन प्रतिरोध:

पुल-अप रोकनेवाला पिन को 'उच्च' रखता है यदि कोई इनपुट पुल-डाउन रोकनेवाला से जुड़ा नहीं है, तो यह पिन 'कम' रखता है यदि कोई इनपुट जुड़ा नहीं है।

पुल-डाउन रोकनेवाला Vcc के बजाय रेसिस्टर को जमीन से जोड़कर बनाया जाता है।

पुल-डाउन की गणना निम्न द्वारा की जा सकती है:

आर = वीIL (MAX)/ मैं

कहा पे,

वीIL (MAX)कम स्तर के इनपुट वोल्टेज है।

मैंकम स्तर इनपुट वर्तमान है।

इन सभी मापदंडों का उल्लेख डेटशीट में किया गया है।

आर = 0.8 / 1.6 x 10 ^ -3 = 0.5K ओम

पुल-डाउन के लिए हम अधिकतम 500 ओम अवरोधक का उपयोग कर सकते हैं।

लेकिन फिर से, हमें 500 ओम से कम प्रतिरोधक मूल्य का उपयोग करना चाहिए।

ओपन कलेक्टर आउटपुट / ओपन ड्रेन:

हम कह सकते हैं कि एक पिन 'ओपन कलेक्टर आउटपुट' है जब आईसी आउटपुट 'हाई' ड्राइव नहीं कर सकता है, लेकिन केवल अपने आउटपुट 'ड्राइव' को ड्राइव कर सकता है। यह बस आउटपुट को जमीन से जोड़ता है या जमीन से डिस्कनेक्ट करता है।

हम देख सकते हैं कि IC में ओपन कलेक्टर कॉन्फ़िगरेशन कैसे किया जाता है।

चूंकि आउटपुट या तो जमीन या खुला सर्किट है, हमें एक बाहरी पुल-अप रोकनेवाला कनेक्ट करने की आवश्यकता है जो ट्रांजिस्टर बंद होने पर पिन 'हाई' को चालू कर सकता है।

यह ओपन ड्रेन के लिए समान है एकमात्र अंतर यह है कि आईसी के अंदर आंतरिक ट्रांजिस्टर एक MOSFET है।

अब, आप पूछ सकते हैं कि हमें एक खुली नाली विन्यास की आवश्यकता क्यों है? हमें वैसे भी एक पुल-अप रोकनेवाला कनेक्ट करने की आवश्यकता है।

खैर, खुले कलेक्टर आउटपुट में विभिन्न प्रतिरोधक मानों को चुनकर आउटपुट वोल्टेज को विविध किया जा सकता है, इसलिए यह लोड के लिए अधिक लचीलापन देता है। हम लोड को आउटपुट से कनेक्ट कर सकते हैं जिसमें उच्च या निम्न ऑपरेटिंग वोल्टेज है।

यदि हमारे पास एक निश्चित पुल-अप रोकनेवाला मूल्य है तो हम आउटपुट पर वोल्टेज को नियंत्रित नहीं कर सकते।

इस कॉन्फ़िगरेशन का एक नुकसान यह है कि, यह बहुत अधिक मात्रा में खपत करता है और बैटरी के अनुकूल नहीं हो सकता है, इसके सही संचालन के लिए इसे उच्च प्रवाह की आवश्यकता होती है।

आइए IC 7401 ओपन ड्रेन लॉजिक “NAND” गेट का उदाहरण लें और देखें कि पुल-अप रेसिस्टर्स वैल्यू की गणना कैसे करें।

हमें निम्नलिखित मापदंडों को जानना होगा:

वीOL (MAX)जो कि IC 7401 के लिए अधिकतम इनपुट वोल्टेज है, जो आउटपुट 'LOW' (0.4V) को चालू करने की गारंटी दे सकता है।

मैंOL (MAX)जो निम्न स्तर का इनपुट करंट (16mA) है।

Vcc ऑपरेटिंग वोल्टेज है जो 5V है।

इसलिए, हम यहां पुल-अप रेसिस्टर वैल्यू को 287 ओम के आसपास जोड़ सकते हैं।

कोई भी प्रश्न है? कृपया अपने विचार व्यक्त करने के लिए नीचे दिए गए टिप्पणी बॉक्स का उपयोग करें, आपके प्रश्नों का उत्तर ASAP को दिया जाएगा




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