プルアップ抵抗とは何ですか?また、どのように使用しますか?

プルアップ抵抗は多くのデジタル回路に不可欠です。プルアップ抵抗の仕組みと使用方法について説明します。押しボタンを押して電源をオンにするデジタル回路を作成するイメージ

プルアップ抵抗は多くのデジタル回路に不可欠です。プルアップ抵抗の仕組みと使用方法について説明します。

LED を点灯させるために押しボタンが必要なデジタル回路を作成するイメージ。回路を適切に配線し、プッシュボタンの一端をデジタル入力に接続し、もう一端をアースに接続します。最後に電源を供給すると、スイッチを押さなくてもLEDが点滅することに気づきます。

このような状況を観察したことがある場合は、デジタル回路にプルアップ抵抗を追加するのを忘れている可能性があります。では、プルアップ抵抗とは一体何でしょうか? それはどのように機能し、どのように使用しますか?

プルアップ抵抗は、回路のロジックやプログラミングに干渉する可能性のある不要な信号を避けるためにデジタル回路に追加する抵抗です。これは、他のアクティブなデバイスがラインを駆動していないときに、入力ラインを正または VCC にバイアスまたはプルする方法です。ラインを VCC に引くと、ラインのデフォルト状態が 1 または true に事実上設定されます。

すべての入力ピンのデフォルト状態を設定することは、フローティング状態中に生成されるランダム信号を回避するために重要です。入力ピンは、グランドや VCC などのアクティブな電源から切断されるとフローティング状態になります。

プルアップ抵抗は通常、マイクロコントローラーやシングルボードコンピューターを使用するデジタル回路で使用されます。

デジタル回路でモーメンタリースイッチを使用する場合、スイッチを押すと回路が閉じ、true または high がマイクロコントローラーに送信されます。ただし、スイッチを解除しても、入力ピンがそのような信号を送信するのを必ずしも停止できるわけではありません。

スイッチを介して接続を切断すると、空気以外の何ものにも接続されなくなるためです。これにより、ラインがフローティング状態になり、環境からの信号により、いつでもピンが High になる可能性があります。

これらの漂遊信号が回路に記録されるのを防ぐには、グランドが検出されなくなったときに入力ラインが High を記録し続けるのに十分な電圧を入力ラインに注入する必要があります。ただし、スイッチ/センサーがラインをグランドに接続するとすぐに回路が短絡するため、VCC を入力ラインに直接接続することはできません。

プルアップ電圧の短絡を避けるために、抵抗を使用する必要があります。適切な値の抵抗を使用すると、フローティングラインの電圧が高く上昇するのに十分な電圧が得られると同時に、回路が早まって短絡しないように十分に低い電圧が確保されます。抵抗の量は、回路が使用しているロジックのタイプによって異なります。

プルアップ抵抗の抵抗値を適切に計算するには、回路が動作するためにどのようなロジックタイプを使用しているかを知る必要があります。回路が使用するロジックファミリによって、プルアップ抵抗に必要な抵抗値が決まります。

ロジックにはいくつかの種類があります。そのうちのいくつかを次に示します。

略語

名前

回路例

最小 V オン

最大 V オフ

CMOS

相補型金属酸化物半導体

DSP、ADC、DAC、PPL

3.5

1.5

TTL

トランジスタ間ロジック

デジタル時計、LEDドライバー、メモリー

2.0

0.8

ECL

エミッタ結合ロジック

レーダー、レーザー、粒子加速器

-1.5

-1.8

DTL

ダイオードトランジスタロジック

フリップフロップ、レジスタ、オシレータ

0.7

0.2

どのロジックファミリを使用しているかわからない場合は、ECL と DTL は古くから使われているため、回路で CMOS または TTL ロジックファミリが使用されている可能性が非常に高くなります。「74」または「54」を接頭辞として持つチップマーキングは通常 TLL チップであり、「CD」または「MC」を伴うチップマーキングは CMOS チップを示します。それでも不明な場合は、オンラインでデータシートを簡単に検索することで、コントローラーが使用しているロジックファミリを簡単に見つけることができます。

さまざまな種類のロジックファミリとその最小オン電圧と最大オフ電圧を理解したところで、プルアップ抵抗の値の計算に進むことができます。

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