Resistores de pull-up e pull-down – Informações básicas sobre circuitos

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Se você verificar qualquer circuito eletrônico digital, encontrará principalmente resistores de pull-up e pull-down neles. Eles são usados ​​para influenciar corretamente as entradas dos portões digitais para impedi-los de flutuar aleatoriamente quando não há condição de entrada. Para qualquer microcontrolador em um sistema incorporado como o Arduino, os resistores pull-up e pull-down utilizam sinais de entrada e saída para comunicação com dispositivos de hardware externos, a GPIO (General Purpose Input Output). A implementação dos resistores de pull-up e pull-down no circuito permitirá que você atinja os estados “alto” ou “baixo”. Se você não implementá-lo e não houver nada conectado aos pinos do GPIO, seu programa exibirá um estado de impedância “flutuante”.

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Resistores de pull-up

UMA resistor pull-up é usado para estabelecer um loop adicional sobre os componentes críticos e, ao mesmo tempo, garantir que a tensão seja bem definida, mesmo quando o comutador estiver aberto. É usado para garantir que um fio seja puxado para um alto nível lógico na ausência de um sinal de entrada. Não é um tipo especial de resistor. São resistores simples de valor fixo conectados entre a fonte de tensão e o pino apropriado que define a tensão de entrada ou saída na ausência de um sinal de direção. Quando o interruptor está aberto, a tensão da entrada do portão é puxada para o nível da tensão de entrada. Quando o interruptor é fechado, a tensão de entrada no portão vai diretamente para o chão. Você precisa usar um resistor de pull-up quando tiver um estado de impedância baixa e desejar puxar o sinal para “alto”.

Resistores de pull-up e pull-down - Informações básicas sobre circuitos 1
Esquema do resistor de pull-up

Na figura acima, um resistor pull-up com um valor fixo foi usado para conectar a alimentação de tensão e um pino específico no circuito lógico digital. O resistor de pull-up é emparelhado com um interruptor para garantir que a tensão entre o terra e o VCC seja ativamente controlada quando o interruptor estiver aberto. Ao mesmo tempo, isso não afetará o estado do circuito. Se não usarmos um resistor pull-up, isso resultará em um curto-circuito. Isso ocorre porque o pino não pode ser curto-circuitado diretamente no terra ou no VCC, pois isso eventualmente danificará o circuito. Seguindo o princípio da lei de Ohm, se houver uma resistência à tração, uma pequena quantidade de corrente fluirá da fonte para os resistores e para o comutador antes de atingir o solo.

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Resistores pull-down

Por outro lado, um resistor pull-down é usado para garantir que as entradas nos sistemas lógicos se assentem nos níveis lógicos esperados sempre que os dispositivos externos forem desconectados ou com alta impedância. Ele garante que o fio esteja em um nível lógico baixo definido, mesmo quando não houver conexões ativas com outros dispositivos. O resistor de pull-down mantém o sinal lógico próximo a zero volts (0V) quando nenhum outro dispositivo ativo está conectado. Ele puxa a tensão de entrada para o chão para evitar um estado indefinido na entrada. Deve ter uma resistência maior que a impedância do circuito lógico. Caso contrário, ele fará a tensão de entrada no pino com um valor baixo lógico constante, independentemente da posição do interruptor. Quando o interruptor está aberto, a tensão da entrada do portão é reduzida para o nível do solo. Quando o interruptor está fechado, a tensão de entrada no portão vai para Vin. Sem o resistor, os níveis de tensão flutuariam virtualmente entre as duas tensões.

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Resistores de pull-up e pull-down - Informações básicas sobre circuitos 3
Esquema do resistor pull-down

Assim como o resistor pull-up na primeira figura, os resistores pull-down neste circuito também garantem que a tensão entre o VCC e um pino do microcontrolador seja ativamente controlada quando o interruptor estiver aberto. Diferentemente do resistor de pull-up, o resistor de pull-down puxa o pino para um valor baixo em vez de alto. O resistor pull-down que está conectado ao terra ou 0V define o pino do nível lógico digital como padrão ou 0 até que o interruptor seja pressionado e o pino do nível lógico se torne alto. Portanto, a pequena quantidade de corrente flui da fonte de 5 V para o terra usando a chave fechada e o resistor de pull-down, impedindo que o pino de nível lógico seja encurtado com a fonte de 5 V.

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Valores de resistência ideais para resistores pull-up e pull-down

Ao escolher o valor do resistor pull-up, há duas considerações:

Quando o botão é pressionado, o pino de entrada é puxado para baixo. O valor do resistor próximo à fonte controla a quantidade de corrente que você deseja que flua do VCC através do botão e depois para o terra. A corrente alta fluirá através do resistor de pull-up se o valor da resistência for muito baixo. Isso pode causar uso desnecessário de energia, mesmo quando o interruptor está fechado, pois o dispositivo aquece. Essa condição é chamada de forte tração e sempre deve ser evitado quando um baixo consumo de energia é um requisito.

  • Tensão do pino quando o interruptor está aberto

Quando o botão não é pressionado, o pino de entrada é puxado alto. O valor do resistor de pull-up controla a tensão no pino de entrada. Quando o interruptor está aberto e um alto valor de resistência à tração é combinado com uma grande corrente de fuga do pino de entrada, a tensão de entrada pode se tornar insuficiente. Isso é chamado de ter um flexão fraca. O valor real do resistor de pull-up depende da impedância do pino de entrada que está intimamente relacionada à corrente de fuga do pino.

Com base nas duas condições acima, para resistores de pull-up, você precisa usar um resistor que seja pelo menos 10 vezes menor que o valor da impedância do pino de entrada. Para dispositivos lógicos que operam em 5V, o valor típico do resistor de pull-up deve estar entre 1-5 kΩ. Por outro lado, para aplicações de chave e sensor resistivo, o valor típico do resistor de tração deve estar entre 1 e 10 kΩ.

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Para resistores pull-down, deve sempre ter uma resistência maior que a impedância do circuito lógico. Ou então, diminuirá demais a tensão e a tensão de entrada no pino permanecerá em um valor baixo lógico constante, independentemente de o interruptor estar ligado ou desligado.

Resistores de pull-up e pull-down - Informações básicas sobre circuitos 5
Resistores pull-down vs pull-up

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