풀업 저항 회로구성와 동작방식

풀업 저항은 신뢰할 수 있는 신호 레벨을 제공하기 위해 다양한 디지털 전자 회로에 사용되는 수동 소자입니다. 주로 신호 라인이 외부 신호에 의해 구동될 수 없는 경우 신호 라인에 기본 로직 레벨을 제공하는 데 사용됩니다.

디지털 회로에서 풀업 저항은 일반적으로 전원 공급 장치와 신호 라인 사이에 연결되며 신호 라인이 적절한 신호 레벨을 수신하도록 합니다.

 

 

 

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1. 풀업 저항이란?

풀업 저항은 신호에 대해 알려진 상태(로직 1 또는 0)를 제공합니다. 풀업저항 회로는 트랜지스터 및 스위치와 함께 사용됩니다. 스위치를 열거나 닫을 때 풀업 저항은 디지털 장치의 입력 또는 출력 핀에서 전압을 높거나 낮게 유지합니다. 풀업 저항은 전류의 흐름에 반대되는 간단한 저항과 같습니다.

 

디지털 회로는 로직 0 또는 로직 1에서 작동합니다. 로직 레벨은 디지털 장치의 유형, TTL 또는 CMOS에 따라 다릅니다.

디지털 회로가 5볼트에서 작동하도록 합니다. 2V에서 5V 사이의 전압 레벨은 TTL 디지털 장치의 높은 상태이고 0.8V에서 0V는 낮은 상태입니다.

 

입력 핀의 전압이 0.9-1,9V인 경우 회로는 신호가 하이 스테이트인지 로우 스테이트인지 결정할 수 없습니다. 이것은 부동 상태 조건입니다. 풀업 저항은 부동 상태 조건을 제거하고 디지털 회로의 안정적인 작동을 가질 수 있습니다.

 

 

 

 

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2. 풀업 저항의 중요성

디지털 회로에서 디지털 신호는 서로 다른 전압 레벨에 의해 지정됩니다. 예를 들어, 디지털 신호의 HIGH 또는 Logic 1 상태는 공급 전압과 거의 동일한 전압 레벨로 지정되는 반면, 디지털 신호의 LOW 또는 Logic 0 상태는 접지 전압(0V)과 동일한 전압 레벨로 지정됩니다.

 

디지털 시스템의 신호 라인이 열려 있거나 소스에 연결되지 않은 상태일 때마다 부동 상태라고 합니다. 부동 조건에서 신호 라인은 노이즈 신호를 포착할 수 있으며 바람직하지 않은 동작을 나타낼 수 있으므로 이를 방지해야 합니다.

 

따라서 공급 전압과 신호 라인 사이에 풀업 저항을 사용하여 부동 상태를 피하고 시스템의 정의되지 않은 동작을 방지할 수 있습니다. 이것은 신호 라인을 HIGH 상태로 끌어당깁니다, 즉, 활성 구동 소스가 없는 경우 풀업 저항은 신호 라인에 로직 1 상태를 제공합니다.

 

 

 

 

 

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3. 풀업 저항의 동작방식

다음 회로도는 디지털 회로에서 풀업 저항을 사용하는 방법을 보여줍니다. 여기서 공급 전압과 신호 라인 사이에 풀 저항이 연결되어 있음을 알 수 있습니다. 풀업 저항 배열의 회로도는 아래 이미지에 나와 있습니다.

 

 

 

 

스위치 'S'가 열리면, 즉 OFF가 되면 입력 전압이 공급 전압 수준까지 풀업됩니다. 스위치가 닫히면, 즉 ON이면 입력 전압이 접지에 직접 연결됩니다. 스위치는 기계식 또는 전자식일 수 있습니다. 이러한 방식으로 풀업 저항은 부동 상태로부터 신호 라인을 보호하고 안정적인 전압 레벨을 보장합니다.

 

위의 회로도에서 풀업 저항은 공급 전압과 접지 사이의 직접 연결로 인해 단락을 방지하며 노이즈로 인한 오동작을 방지합니다. 

 

 

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4. 풀업 저항값을 계산하는 방법

옴의 법칙을 적용하여 풀업 저항의 저항 값을 계산할 수 있습니다. 다음 방정식을 사용하여 풀업 저항의 저항 값을 추정할 수 있습니다.

 

 

여기서 Vs 는 공급 전압, Vmin은 유효한 HIGH 상태에 필요한 최소 전압이고 I는 저항을 통해 흐를 전류입니다.

 

 

 

 

로직의 최소 전압으로 3V를 높게 유지하려고 한다고 가정하면 저항을 통과하는 전류를 150μA로 합니다. 그런 다음 풀업 저항의 값은 다음과 같습니다.

 

 

 

풀업 저항 값은 13.33KΩ입니다.

 

 

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5. 풀업 저항의 장점 및 응용분야

1) 장점

• 활성 구동 소스가 신호 라인에 연결되어 있지 않을 때 안정적인 로직 상태를 제공합니다.
• 신호의 부동 상태와 시스템의 바람직하지 않은 동작을 방지합니다.
• 디지털 시스템의 안정성을 향상시킵니다.
• 안정적인 logic level을 제공하여 신호 무결성을 향상시킵니다.
• 시스템의 잡음 내성을 향상시키고 외부 전자기 간섭으로 인한 시스템의 정의되지 않은 동작을 방지합니다.
• 호환성을 만들고 서로 다른 장치 간의 인터페이스를 제공하는 데 도움이 됩니다.
• 에너지 효율이 높으며 최소한의 전력 소비로 적절한 로직 수준을 보장합니다.

 

2) 응용분야

풀업 저항기는 신뢰할 수 있는 로직 레벨을 보장하기 위해 다양한 디지털 회로에 사용됩니다. 

• 숫자 입력을 제공하기 위해 다양한 디지털 회로에 널리 사용됩니다.
• 또한 스위치와 디지털 시스템 간의 원활한 인터페이스를 만드는 데 사용됩니다.
• 안정적인 로직 상태를 보장하기 위해 마이크로 컨트롤러의 디지털 입력 회로에 사용됩니다.
• 서로 다른 장치 간의 안정적인 통신을 보장하기 위해 I2C 통신에 사용됩니다.
• 적절한 버스 종단을 제공하기 위해 버스 시스템에서 일반적으로 사용됩니다.

 

풀업 저항은 안정적인 로직 레벨을 제공하고 시스템의 잡음 내성을 향상시키기 위한 디지털 회로의 필수 구성 요소입니다. 주로 디지털 회로에서 신호 라인의 부동 상태를 방지합니다.