عملکرد مقاومت پول آپ

عملکرد مقاومت پول آپ:
متداول ترین روش برای این که اطمینان حاصل شود که ورودی ها در مدارات و گیت های منطقی دیجیتال در حالت خود-بایاس (Self-Bias) یا شناور قرار ندارند، این است که ورودی ها را مستقیما برای دریافت سطح صفر منطقی یا ولتاژ ثابت صفر ولت (در گیت های AND و OR) به زمین و برای دریافت سطح ثابت یک منطقی (در گیت های AND و NAND) به ولتاژ منبع تغذیه متصل کنیم. مجددا مدار زیر با یک گیت منطقی و دو کلید در ورودی را در نظر می گیریم.

این بار برای جلوگیری از دریافت مقادیر شناور در ورودی ها هنگام باز بودن کلیدهای a و b، ورودی ها مستقیما به ولتاژ 5 ولت منبع تغذیه متصل شده اند.

ممکن است به این صورت تصور شود که حال دیگر مدار مشکلی ندارد و در صورتی که کلیدها باز باشند، ورودی ها مقادیر 5 ولت را دریافت خواهند کرد و گیت عمل کرد مناسبی دارد و نیز هنگام بسته بودن کلید، ورودی به ولتاژ ثابت صفر ولت زمین متصل است و در سطح LOW قرار می گیرد.

اما در واقع، این مدار نیز دارای مشکل در عملکرد خواهد بود؛ زیرا زمانی که هر یک از دو کلید بسته باشند، یک مدار اتصال کوتاه (Short Circuit) بین ولتاژ منبع تغذیه و زمین به وجود می آید.

این شرایط باعث می شود که جریان زیادی در مدار جریان یابد و موجب سوختن فیوزها و آسیب دیدن مدار می شود. برای غلبه بر این مشکل، می توان از مقاومت پول آپ بین ورودی و منبع تغذیه استفاده کرد. نحوه انجام این کار در شکل زیر نشان داده شده است.

با استفاده از این دو مقاومت پول آپ (یک مقاومت به ازای هر ورودی)، زمانی که کلیدهای a و b باز باشند، ورودی به صورت موثری به منبع تغذیه متصل می شود.

چون جریان ورودی به گیت های منطقی مقدار بسیار کوچکی است، مقدار افت ولتاژ در مقاومت های پول آپ بسیار ناچیز بوده و در نتیجه تقریبا ولتاژ 5 ولت در منبع تغذیه به صورت کامل به پین های ورودی می رسد و وضعیت را به حالت یک منطقی تغییر می دهد. اگر کلیدهای a و b بسته باشند، ورودی به ولتاژ صفر ولت زمین متصل می شود و مانند حالت قبل سبب ایجاد سطح صفر منطقی در ورودی می شود.

اما در این حالت مدار اتصال کوتاه به وجود نمی آید؛ زیرا مقاومت های پول آپ باعث می شوند که جریان بسیار کوچکی مطابق با قانون اهم از طریق کلید به زمین عبور کند.

با استفاده از یک مقاومت پول آپ مانند روش بالا، ورودی همیشه، بسته به وضعیت کلید، یک حالت منطقی قطعی دارد، یا سطح منطقی یک و یا سطح منطقی صفر.

در نتیجه خروجی خروجی گیت یعنی Q، دارای عملکرد مناسب خواهد بود. با جلوگیری از ورودی خود-بایاس و شناور می توان شرایط کلیدزنی را دقیقا تنظیم کرد.

حال این سوال پیش می آید که اگر استفاده از مقاومت پول آپ برای جلوگیری از اتصال کوتاه و نیز داشتن خروجی دلخواه ضروری است، مقدار این مقاومت باید چگونه تعیین شود؟