Qu'est-ce qu'une résistance de traction et comment l'utiliser ?

Mar 25, 2023

Les résistances pull-up sont essentielles dans de nombreux circuits numériques. Parlons du fonctionnement des résistances pull-up et de leur utilisation.

Image faisant un circuit numérique où un bouton poussoir est nécessaire pour allumer une LED. Vous câblez le circuit correctement, en connectant une extrémité du bouton-poussoir à une entrée numérique et la masse à l'autre. Lorsque vous mettez enfin sous tension, vous remarquez que la LED s'allume et s'éteint sans que vous appuyiez sur l'interrupteur.

Si vous avez déjà observé des situations comme celle-ci, il est probable que vous ayez oublié d'ajouter une résistance de rappel à votre circuit numérique. Alors, qu'est-ce qu'une résistance pull-up exactement ? Comment ça marche et comment l'utiliser ?

Une résistance pull-up est une résistance que vous ajoutez à un circuit numérique pour éviter les signaux indésirables qui peuvent interférer avec la logique ou la programmation de votre circuit. C'est un moyen de polariser ou de tirer une ligne d'entrée vers le positif ou le VCC lorsqu'aucun autre appareil actif ne pilote la ligne. En tirant la ligne vers VCC, vous définissez effectivement l'état par défaut de la ligne sur 1 ou vrai.

La définition d'un état par défaut de toutes les broches d'entrée est importante pour éviter les signaux aléatoires générés pendant son état flottant. Une broche d'entrée est dans un état flottant lorsqu'elle est déconnectée d'une source active telle que la masse ou VCC.

Les résistances pull-up sont généralement utilisées dans les circuits numériques utilisant des microcontrôleurs et des ordinateurs monocarte.

Lors de l'utilisation d'un interrupteur momentané sur un circuit numérique, le fait d'appuyer sur l'interrupteur entraînera la fermeture du circuit et la transmission vrai ou haut au microcontrôleur. Cependant, désengager le commutateur n'empêchera pas nécessairement la broche d'entrée d'envoyer de tels signaux.

En effet, couper la connexion via un interrupteur signifie qu'il n'est plus connecté à rien d'autre qu'à l'air. Cela fait que la ligne est dans un état flottant, où les signaux de l'environnement pourraient potentiellement faire monter la broche à un niveau élevé à tout moment.

Pour empêcher ces signaux parasites de s'enregistrer dans votre circuit, vous devrez injecter suffisamment de tension dans la ligne d'entrée pour qu'elle reste élevée lorsque la masse n'est plus détectée. Cependant, vous ne pouvez pas brancher directement VCC sur la ligne d'entrée car le circuit se court-circuitera dès que l'interrupteur/capteur connectera la ligne à la terre.

Pour éviter de court-circuiter la tension de pull-up, vous devrez utiliser une résistance. Avoir la bonne résistance de valeur garantira que la ligne flottante aura suffisamment de tension pour augmenter tout en étant suffisamment basse pour ne pas court-circuiter prématurément le circuit. La quantité de résistance dépendra du type de logique que votre circuit utilise.

Pour calculer correctement la valeur de résistance de votre résistance de rappel, vous devez savoir quel type de logique votre circuit utilise pour fonctionner. La famille logique utilisée par votre circuit dictera la valeur de résistance dont votre résistance de pull-up aura besoin.

Il existe plusieurs types de logique. En voici quelques-uns :

Abréviation

Nom

Exemples de circuits

Min V activé

Max V désactivé

CMOS

Oxyde métallique semi-conducteur complémentaire

DSP, ADC, DAC, PPL

3.5

1.5

Durée de vie

Logique transistor-transistor

Horloges numériques, pilotes LED, mémoire

2.0

0,8

LCE

Logique couplée à l'émetteur

Radar, laser, accélérateurs de particules

-1.5

-1.8

DTL

Logique diode-transistor

Bascules, registres, oscillateurs

0,7

0,2

Si vous n'êtes pas sûr de la famille logique que vous utilisez, il est très probable que votre circuit utilise des familles logiques CMOS ou TTL, car ECL et DTL sont obsolètes depuis longtemps. Les marquages ​​de puce avec des préfixes utilisant "74" ou "54" sont généralement des puces TLL, tandis que les marquages ​​de puce avec "CD" ou "MC" indiquent une puce CMOS. Si vous n'êtes toujours pas sûr, vous pouvez facilement savoir quelle famille de logique votre contrôleur utilise en effectuant une recherche rapide de sa fiche technique en ligne.

Maintenant que vous comprenez les différents types de familles logiques et leurs tensions d'activation et de désactivation minimales, nous pouvons maintenant procéder au calcul des valeurs de notre résistance de rappel.

Pour calculer la valeur de résistance correcte, vous aurez besoin de trois valeurs. La tension minimale de la famille logique utilisée par votre circuit, la tension d'alimentation du circuit et le courant de fuite d'entrée, que vous pouvez trouver sur la fiche technique ou à l'aide d'un multimètre.

Une fois que vous avez toutes les variables, vous pouvez simplement les insérer dans la formule suivante :

Valeur de résistance = (tension d'alimentation - haute tension logique) / courant de fuite d'entrée

Par exemple, supposons que votre circuit utilise TTL et que la ligne d'entrée utilise 100uA à 5V. Nous savons que TTL a besoin d'un minimum de 2V pour monter haut et d'un maximum de 0,8 volts pour monter bas. Cela signifierait que la tension appropriée sortant de notre résistance de rappel devrait être comprise entre 3V et 4V puisque la tension doit être supérieure à 2V mais pas supérieure à notre tension d'alimentation qui est de 5V.

Nos valeurs données seraient:

Maintenant que nous avons les variables, insérons-les dans la formule :

(5V - 4V) / 100μA = 10 000 ohms

Notre résistance pull-up doit être de 10 000 ohms (10 kilohms ou 10kΩ).

Les résistances pull-up sont généralement utilisées dans les circuits numériques pour éviter les interférences indésirables avec la programmation numérique d'un circuit. Vous pouvez utiliser des résistances pull-up si le circuit numérique utilise des commutateurs et des capteurs comme périphériques d'entrée. De plus, les résistances pull-up ne seront efficaces que si les broches d'entrée sont connectées à la terre. Si les broches d'entrée sont connectées à VCC, vous pouvez utiliser des résistances pull-down à la place.

Pour utiliser une résistance de rappel, vous devez localiser la ligne d'entrée qui se connecte à un périphérique d'entrée. Une fois localisé, vous voudrez calculer la valeur de votre résistance en utilisant la formule discutée précédemment. Si votre circuit ne nécessite pas vraiment beaucoup de précision, vous pouvez simplement utiliser des valeurs de résistance allant de 1kΩ à 10kΩ.

Maintenant que vous avez votre résistance avec la bonne valeur, vous pouvez placer une extrémité de la résistance de rappel sur VCC et une extrémité entre le périphérique d'entrée et le MCU. Toutes nos félicitations! Vous savez maintenant ce qu'est une résistance pull-up et comment l'utiliser.

Certains microcontrôleurs tels que les cartes Arduino et les SBC tels que le Raspberry Pi ont des résistances pull-up internes que vous pouvez déclencher dans le code à la place des résistances pull-up externes.

En résumé, une résistance pull-up est un composant important pour aider à protéger votre circuit des interférences à proximité. En définissant l'état par défaut d'une broche d'entrée sur élevé, cela empêche les signaux aléatoires d'interférer avec la logique ou la programmation de votre circuit. Et maintenant que vous savez comment en utiliser un, vous voudrez peut-être consolider vos nouvelles connaissances en les appliquant à vos prochains projets.

Désireux d'apprendre comment les choses fonctionnaient, Jayric Maning a commencé à bricoler toutes sortes d'appareils électroniques et analogiques au début de son adolescence. Il a étudié la médecine légale à l'Université de Baguio, où il s'est familiarisé avec la criminalistique informatique et la cybersécurité. Il fait actuellement beaucoup d'auto-apprentissage et de bricolage avec la technologie, découvrant comment cela fonctionne et comment nous pouvons l'utiliser pour rendre la vie plus facile (ou du moins plus cool !).