Pull-up rezistory

Autorem článku je Petr Horník, který tak získal v soutěži stavebnici.

Logické úrovně 0 a 1 jsou reprezentovány určitými napěťovými úrovněmi. Pro jednoduchost budu dále předpokládat tzv. pozitivní logiku, kdy vyššímu napětí odpovídá logická jednička a malému (či nulovému) napětí odpovídá logická nula.

Na obrázcích je uvedeno napětí 5 V, které je nejběžnější a je standardem pro TTL obvody. Principiálně by se ale nic nezměnilo při použití jiné hodnoty napětí (např. 3,3 V pro CMOS obvody).

Na prvním obrázku se sepnutím spínače nastaví vstup číslicového obvodu na logickou nulu. Jaká je ale hodnota na vstupu při nesepnutém spínači? Že by také nula, když tam nic není připojeno? Ne, je tam náhodná hodnota! Abychom zajistili na vstupu při nesepnutém spínači logickou jedničku, připojíme vstup přes rezistor R1 na kladné napětí (pull-up rezistor) – viz obrázek 2. 

Jakou ale zvolíme hodnotu rezistoru R1? Pokud zvolíme malou hodnotu R1, bude při sepnutém spínači protékat přes R1 a spínač zbytečně velký proud.

Při nesepnutém spínači je na vstupu napětí téměř 5 V, tedy logická jednička. Téměř proto, že napětí vstupu je dáno děličem napětí R1 R2, kde rezistor R2 vyjadřuje vstupní odpor číslicového obvodu (přesněji daného vstupu) – viz obrázek 3. Pokud zvolíme příliš velkou hodnotu R1, bude na něm při nesepnutém spínači velký úbytek napětí a hodnota napětí na vstupu obvodu tak může být příliš nízká.

 

Dalším důvodem proč nevolit příliš velkou hodnotu R1 je to, že vstup číslicového obvodu má i určitou kapacitu a spolu s R1 tak vytváří RC článek. Ten může zpomalovat reakci obvodu na změny na vstupu.

Z výše uvedených důvodů se pull-up rezistor R1 volí obvykle v jednotkách kΩ.

Některé obvody mají vestavěné pull-up rezistory, které lze programově zapnout. Například u mikrokontroleru Arduino je to příkaz: pinMode (Pin, INPUT_PULLUP).

Pokud bychom měli zapojení, kde spínač spíná na vstup kladné napětí a rezistor R1 je připojen na zem, mluvíme o pull-down rezistoru, ale princip je stejný.