مدار واسط ورودی برای یک کلید تکی

مدار واسط ورودی برای یک کلید تکی:
سوئیچ ها و کلیدهای فشاری ادوات مکانیکی هستند که دارای دو یا تعداد بیشتری اتصال الکتریکی هستند. زمانی که کلید باز یا ارتباط آن قطع باشد، اتصالات مدار باز هستند.

اما زمانی که کلید بسته شده باشد، اتصالات آن به یکدیگر وصل می شوند. متداول ترین روش برای ایجاد ارتباط ورودی بین یک کلید و یک مدار الکترونیکی، از طریق قرار دادن یک مقاومت پول آپ (Pull-Up) بین کلید و منبع تغذیه است. شکل زیر نمایی از چنین مداری را نشان می دهد.

زمانی که کلید باز باشد، سیگنال 5 ولت و یا سطح یک منطقی در ولتاژ خروجی ایجاد می شود. به طریق مشابه، زمانی که کلید بسته باشد، ولتاژ 0 ولت یا سطح صفر منطقی در ولتاژ خروجی ایجاد می شود.

بنابراین بسته به موقعیت کلید، یک ولتاژ سطح HIGH یا سطح LOW در خروجی تولید می شود. استفاده از مقاومت پول آپ در چنین مداری به این دلیل ضرور است که هنگام باز بودن کلید، مقدار ولتاژ را در سطح مورد نظر (مثلا 5 ولت) حفظ کند.

همچنین کاربرد اصلی دیگر مقاومت پول آپ به منظور جلوگیری از برقراری اتصال کوتاه بین منبع تغذیه و زمین است.

باید به این نکته توجه کرد که اندازه مقاومت پول آپ به مقدار جریان گذرا از مدار هنگام باز بودن کلید بستگی دارد.

به عنوان مثال، اگر کلید باز باشد، جریان از مقاومت پول آپ می گذرد و به ترمینالVOUT وارد می شود. بر اساس قانون اهم، این جریان باعث ایجاد افت ولتاژ در طول مقاومت پول آپ می شود.

بنابراین اگر فرض کنیم که یک گیت منطقی دیجیتال TTL به یک ورودی HIGH با جریان 60 میکرو آمپر نیاز داشته باشد، آن گاه افت ولتاژی برابر با 60μA×10KΩ=0.6V در طول مقاومت پول آپ به وجود می آید.

در نتیجه می توان محاسبه کرد که یک ولتاژ سطح HIGH برابر با5.0-0.6=4.4V در ورودی گیت منطقی به دست می آید که بر اساس استاندارهای گیت های منطقی TTL، مقداری مناسب برای ورودی محسوب می شود.

یک سوئیچ یا کلید فشاری می تواند در مود Active High متصل شود که در این حالت جای کلید و مقاومت برعکس می شود.

در نتیجه کلید بین منبع تغذیه ولتاژ 5 ولت و خروجی متصل می شود. نوعی دیگر از مقاومت ها که با نام پول داون (Pull-Down) یا پایین کش شناخته می شوند نیز وجود دارند که می توان آن ها را بین خروجی و صفر ولت زمین متصل کرد.

در این پیکربندی، زمانی که کلید باز باشد، مقدار ولتاژVOUT در صفر ولت یا سطح صفر منطقی قرار دارد.

با بسته شدن کلید، مقدار ولتاژ خروجی به سطح HIGH یا 5 ولت منبع تغذیه می رود و در نتیجه خروجی از صفر منطقی به یک منطقی تغییر می یابد. نمایی از اتصال یک مقاومت پول داون را در تصویر زیر مشاهده می کنید.

بر خلاف مقاومت پول آپ، که برای محدود کردن جریان مورد استفاده قرار می گیرد، هدف اصلی از به کارگیری مقاومت پول داون، جلوگیری از شناور ماندن مقدار ترمینال خروجیVOUT و تثبیت مقدار آن در صفر ولت یا زمین است.

در نتیجه می توان از یک مقاومت با مقدار بسیار کوچک تر استفاده کرد؛ زیرا افت ولتاژ در طول آن همیشه بسیار کوچک خواهد بود. با این حال، استفاده از یک مقاومت پول داون با مقدار بسیار کوچک نیز هنگام بسته بودن کلید باعث ایجاد جریان بزرگ و اتلاف توان بالا در مقاومت می شود.