Widerstände Pull-up und Pull-down
Hallo :) ich habe zwar auf Google gesucht aber nciht wirklich eine gute Erklärung gefunden....^^ was ist den ein Pull-up und ein Pull-down Widerstand ? :/
4 Antworten
Liegt ein Eingang offen, so ist der Zustand je nach verwendeten Bauteilen "zufällig". Kleinste Störungen durch Radiowellen o.ä. können den Eingang dann "flattern" lassen.
Man könnte meinen, dass das egal ist wenn auch der Ausgang unbeschaltet ist, aber wenn ein Gatter umschaltet braucht es sehr viel Strom. Flattert der Eingang, schaltet das Gatter ständig und erzeugt heftige Stromimpulse die dann was anderes stark stören können. Auch wird das Gatter dadurch u.U. sehr heiß.
Bei den klassischen TTL-Gattern der 74xx Serie entsteht im Umschaltmoment sogar ein Kurzschluß da für HIGH und LOW je ein eigener Transistor drin ist und beim Umschalten fängt der eine an zu leiten wärend der andere noch nicht ganz aufgehört hat. Deswegen die "Blockkondensatoren" die man direkt an die Stromversorgung eines 74xx ICs dran machen soll. Die verhindern, dass die Spannung durch lange Leiterbahnen zusammen bricht und Spannungsschwankungen auf den anderen Gattern des ICs entstehen. Bei der LS Serie ist das nicht mehr ganz so schlimm, bei den CMOS (HCT oder 40xx) ist dieses Phänomen recht gering. Dafür können diese Gatter weniger Strom liefern und der Ausgang schaltet nicht so "hart" um was andere Probleme bereiten könnte. Das ist der Hauptgrund warum man nicht immer HCT (o.ä.) verwendet sondern immer noch die LS oder gar ganz ohne Buchstabencode (die ganz klassichen).
Deswegen sollte man also unbenutzte Eingänge immer auf Masse, Plus oder falls aus Layoutgründen nicht gut möglich den Eingang mit auf einen benachbarten Eingang oder Ausgang schalten. Bei der 74xx Serie zieht sich der Eingang schwach selber auf Plus. Ein unbenutzter Eingang ist also normalerweise immer HIGH. Aber nur solange die Versorgungsspannung stabil und stark genug ist, sonst schalten die wärend Stromschwankungen u.U. zeitweise als wären sie auf LOW geschaltet.
Manchmal braucht man aber eine "offene Leitung". Möchte man z.B. mehrere Ausgänge parallel schalten, dann dürfen HIGH und LOW nicht gleichzeitig auf die selbe Leitung da das einen Kurzschluß gibt. Bei I²C oder anderen Bussen muß man aber genau das machen. Auch die gute, alte DIN oder PS/2 Schnittstelle hat das Problem da auf der selben Leitung mal die Tastatur beim Tippen sendet aber auch mal der PC um die Tastaturlämpchen umzuschalten.
Hier nimmt man dann "Open Kollktor Technik". (OC = Open Collector). Hier hat der Ausgangstreiber nur einen einzigen Transistor zwischen AUsgangspin und Masse. Jeder AUsgang kann also die Leitung auf LOW ziehen oder in Ruhe lassen. Und damit es ein HIGH geben kann, braucht man einen "Pull Up" Widerstand. Wird die Leitung nicht belastet, liegt die auf HIGH Potential durch den Strom den der Widerstand einspeist. Schaltet einer der Ausgänge auf dem Bus LOW, wird die Leitung dann LOW und alle anderen Teilnehmer des Busses können das sehen. Durch den Widerstand kommt es hier nicht zum Kurzschluß, es fließt nur ein begrenzter STrom über den Widerstand in den Ausgang der nach LOW zieht.
Das selbe Problem hat man auch bei Schaltern und Tastern. Der Kontakt kann die Leitung ja nur entweder auf Masse oder Plus legen. Auch kann man so immer nur einen Schalter anschließen, manchmal möchte man ja auch mehrere Taster oder Schalter parallel haben. Hier hat man jetzt die Wahl zwischen Pull-Up und Pull-Down. Das hängt davon ab welchen Zustand die Leitung im Ruhefall, also bei offenem Schalter oder Taster haben soll. Pull Down wenn die Leitung im Ruhefall LOW sein soll, Pull-Up wenn die Leitung im Ruhefall HIGH sein soll. Was man macht ist völlig egal.
Da ein FET Transistor als N-Kanal (nach Minus) bei gleicher Baugröße und Technik viel stärker ist als ein P-Kanal (nach Plus), sind die AUsgänge von Mikrocontollern und vielen Gattern nach Minus stärker. Deswegen schaltet man bevorzugt Pull-UPs oder LEDs zwischen Plus und AUsgang (die bei LOW leuchten).
Und da Mikrocontroller sowohl mit Tastern als auch als Bussysteme (z.B. I²C) benutzt werden, reagieren die Interruptleitungen auf LOW da das nicht der Ruhezustand des Busses ist. Auch haben die modernen Mikrocontroller eingebaute "weak Pull UPs" die man per Software einschalten kann, so kann man auf einen externen Widerstand verzichten. Deswegen schaltet man also Taster bevorzugt gegen Masse und benutzt einen Pull-UP (intern oder extern).
Ausnahmen sind Hochfrequenzsignale. Ist eine Leitung beidseitig mit einem Widerstand abgeschlossen der den gleichen Wert hat wie der Wellenwiderstand des Kabels, dann ist das Signal auch an allen Punkten dieser Leitung gleich und wird nur geringfügig verzerrt. Daher die "terminatoren" bei den alten Koaxialkabel Netzwerken. Da aber in der Regel der zweite Leiter Masse ist, liegt der "Terminator" ja auf Masse, ist also ein "Pull Down". Deswegen haben einige, wenige Hochgeschwindigkeitsbusse wie SCSI keine "Open Kollektor" sondern "Open Emitter" Ausgangstreiber und ziehen nach Plus.
in der digital und steuerungstechnik brauchst du klar definierte steuerungszustände. also 5 volt / 0 Volt oder 24 Volt / 0 Volt.
nehmen wir eine speicherporgammierbare steuerung (SPS) als fallbeispiel.
die Optokoppler an den Eingängen brauchen nicht viel strom um zu reagiren. wenn du dann krichströme in schaltern hast, oder die kabel etwas kappaztiv aufgeladen sind (mehrere nebeneiander) kann das schon ausreichen um falsche Signale zu erzeugen.
deswegen sind in der SPS Widerstände parallel zu den Optokopplern geschaltet. sie sollen einfach dafür sorgen, dass mehr strom benötigt wird, um die LED im Kopppler anzuregen. das wäre dann der Pull DOwn Widerstand. er zieht die Spannung am Eingang runter, wenn dieser nicht aktiv ist.
mit Pull Up Widerständen verhält es sich nicht anders. nur eben, dass das andere Ende nicht an Masse sondern an Plus angeschlossen ist. in der Autoelektrik werden einge steuerkreise über masse geschaltet.d.h. das Steuergerät wartet darauf, dass ein schalter auf Masse geht. dafür muss das andere ende eben "hochgezogen" werden. daher pull up
lg,Anna
Digitale Eingänge sollten niemals offen liegen, also unbeschaltet. Um hier ein festes Potenial liegen zu haben, wenn kein Signal ansteht, nimmt man entweder einen Pull-Up-Widerstand, der den Eingang auf "High" setzt oder einen Pull-Down-Widerstand, um den Eingang auf "Low" zu setzen. Damit schaffst Du immer ein definiertes Signal, auch wenn kein Nutzsignal anliegt.
Ist dein Nutzsignal beim Vorhandensein "High", nimmst Du einen Pull-Down- Widerstand... und umgekehrt!
Mfg
Vielleicht hast du diese Seite ja übersehen:
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/pullr.htm