Pull-Down-Widerstand: Was ist das?
Was ist ein Pull-Down Widerstand?
Ein Pull-Down Widerstand wird in digitalen Logikschaltungen verwendet, um einen bekannten Zustand für ein Signal zu gewährleisten. Er wird normalerweise in Kombination mit Transistoren und Schaltern verwendet, um sicherzustellen, dass die Spannung zwischen Masse und Vcc aktiv gesteuert wird, wenn der Schalter offen ist (ähnlich einem Pull-Up Widerstand).
Das kann zunächst verwirrend klingen, also gehen wir in ein Beispiel.
Eine digitale Schaltung hat drei Eingabe-Logikzustände: Hoch (1), Tief (0) und schwebend (undefiniert). Die digitale Schaltung arbeitet jedoch nur in den Zuständen Hoch oder Tief.
Im schwebenden Zustand können die digitalen Schaltungen zwischen Hoch und Tief verwechseln. Die Widerstände werden verwendet, um den Strom in einer Schaltung zu begrenzen.
Betrachten Sie eine digitale Schaltung, die mit 5 V arbeitet. Wenn die Eingabe Spannung zwischen 2 und 5 V liegt, ist die Eingabe-Logik der Schaltung hoch. Und wenn die Eingabe-Spannung weniger als 0,8 V beträgt, ist die Eingabe-Logik tief.
Wenn die Eingabe-Spannung zwischen 0,9 und 1,9 V liegt, ist die Schaltung unsicher, welchen Zustand sie wählen soll.
Pull-Down- oder Pull-Up-Widerstände werden in digitalen Schaltungen verwendet, um diese Situation zu vermeiden. Im schwebenden Zustand halten die Pull-Down-Widerstände die Logikpegel nahe bei Null Volt, wenn keine aktive Verbindung zur Schaltung vorhanden ist.
Wie funktioniert ein Pull-Down Widerstand?
Ein Pull-Down-Widerstand ist wie in der folgenden Abbildung dargestellt mit der Masse verbunden.
Funktionsweise des Pull-Down-Widerstands
Wenn ein mechanischer Schalter offen ist, wird die Eingabe-Spannung auf Null (tief) heruntergezogen. Der digitale Pin sorgt dafür, dass der Zustand tief bleibt.
Wenn ein mechanischer Schalter geschlossen ist, wird die Eingabe-Spannung auf Hoch gezogen. In diesem Fall sorgt der digitale Pin dafür, dass der Logikpegel hoch bleibt.
Der Widerstand eines Pull-Down-Widerstands muss höher sein als der Impedanz der Schaltung. Andernfalls kann er den Strom nicht herunterziehen, und es könnte eine Spannung am Eingabepin auftreten.
Die Schaltung könnte in diesem Fall im schwebenden Zustand arbeiten, unabhängig davon, ob der Schalter offen oder geschlossen ist.
Berechnung von Pull-Down-Widerständen
Der erforderliche Widerstand für Pull-Down-Widerstände wird mithilfe des Ohm’schen Gesetzes berechnet.
Die Formel zur Berechnung des Pull-Down-Widerstands lautet:
![\[ R_{pull-down} = \frac{V_{L(max)} - 0}{I_{source}} \]](https://www.electrical4u.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-bb48317c1a196bc163ae8378712c71bd_l3.png?ezimgfmt=rs:196x41/rscb38/ng:webp/ngcb38 "Rendered by QuickLaTeX.com")
Dabei bedeutet:
VLmax ist die maximale erforderliche Spannung im niedrigen Zustand,
Isource ist der Gatter-Quellenstrom.
Zum Beispiel: Die minimale Spannung, um die Schaltung auszuschalten, beträgt 0,8 V. Der Gatter-Quellenstrom beträgt 0,5 mA.
![\[ R_{pull-down} = \frac{0.8 - 0}{0.5 \times 10^-3} \]](https://www.electrical4u.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-3899ddf6102ac9499566ca13481c189a_l3.png?ezimgfmt=rs:189x36/rscb38/ng:webp/ngcb38 "Rendered by QuickLaTeX.com")
![\[ R_{pull-down} = 1.6 k \Omega \]](https://www.electrical4u.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-c731f263eb4e7ea8326c76959ebf3d4a_l3.png?ezimgfmt=rs:149x18/rscb38/ng:webp/ngcb38 "Rendered by QuickLaTeX.com")
In diesem Fall können wir den maximalen Pull-Down-Widerstand auf 1,6 kΩ festlegen. Allerdings können wir keinen höheren Widerstand verwenden.
Denn ein hoher Widerstand führt zu einem größeren Spannungsabfall, was dazu führt, dass die Gatteringangsspannung über den normalen niedrigen Spannungsbereich hinaus ansteigt.
Daher sollte man einen Pull-Down-Widerstand mit einem Spannungsabfall von 0,4-0,5 V wählen. Dann sollte man den Pull-Down-Widerstand unterhalb seines maximalen Wertes auswählen.
