En los circuitos lógicos electrónicos , una resistencia pull-up ( PU ) o una resistencia pull-down ( PD ) es una resistencia que se utiliza para garantizar un estado conocido de una señal. [1] Normalmente se utiliza en combinación con componentes como interruptores y transistores , que interrumpen físicamente la conexión de componentes posteriores a tierra o a V CC . Cerrar el interruptor crea una conexión directa a tierra o V CC , pero cuando el interruptor está abierto, el resto del circuito quedaría flotando (es decir, tendría un voltaje indeterminado).
Para un interruptor que se usa para conectar un circuito a V CC (por ejemplo, si el interruptor o botón se usa para transmitir una señal "alta"), una resistencia desplegable conectada entre el circuito y tierra garantiza un voltaje de tierra bien definido. (es decir, nivel bajo lógico) en el resto del circuito cuando el interruptor está abierto. Para un interruptor que se utiliza para conectar un circuito a tierra, una resistencia pull-up (conectada entre el circuito y V CC ) garantiza un voltaje bien definido (es decir, V CC o alto lógico) cuando el interruptor está abierto.
Un interruptor abierto no equivale a un componente con impedancia infinita, ya que en el primer caso, la tensión estacionaria en cualquier bucle en el que esté involucrado ya no puede ser determinada por las leyes de Kirchhoff . En consecuencia, los voltajes a través de esos componentes críticos (como la puerta lógica en el ejemplo de la derecha), que solo están en bucles que involucran el interruptor abierto, tampoco están definidos.
Una resistencia pull-up establece efectivamente un bucle adicional sobre los componentes críticos, asegurando que el voltaje esté bien definido incluso cuando el interruptor está abierto.
Para que una resistencia pull-up sirva solo para este propósito y no interfiera con el circuito, se debe usar una resistencia con una cantidad adecuada de resistencia. Para ello se parte del supuesto de que los componentes críticos tienen una impedancia infinita o suficientemente alta , lo que está garantizado, por ejemplo, en el caso de puertas lógicas fabricadas a partir de FET . En este caso, cuando el interruptor está abierto, el voltaje a través de una resistencia pull-up (con una impedancia suficientemente baja ) prácticamente desaparece y el circuito parece un cable conectado a V CC . Por otro lado, cuando el interruptor está cerrado, la resistencia pull-up debe tener una impedancia suficientemente alta en comparación con el interruptor cerrado para no afectar la conexión a tierra. Juntas, estas dos condiciones se pueden usar para derivar un valor apropiado para la impedancia de la resistencia pull-up, pero generalmente solo se deriva un límite inferior suponiendo que los componentes críticos realmente tienen una impedancia infinita. Una resistencia con baja resistencia (en relación con el circuito en el que se encuentra) a menudo se denomina pull-up o pull-down "fuerte"; cuando el circuito está abierto, aumentará o disminuirá la salida muy rápidamente (tal como cambia el voltaje en un circuito RC ), pero consumirá más corriente. Una resistencia con una resistencia relativamente alta se denomina pull-up o pull-down "débil"; cuando el circuito está abierto, aumentará o disminuirá la salida más lentamente, pero consumirá menos corriente. Tenga en cuenta que esta corriente, que es esencialmente energía desperdiciada, solo fluye cuando el interruptor está cerrado y técnicamente durante un breve período después de abrirlo hasta que la carga acumulada en el circuito se haya descargado a tierra.
Se puede utilizar una resistencia pull-up al interconectar puertas lógicas con entradas. Por ejemplo, una resistencia puede extraer una señal de entrada y luego se puede usar un interruptor o una correa de puente para conectar esa entrada a tierra. Esto se puede utilizar para obtener información de configuración, seleccionar opciones o solucionar problemas de un dispositivo.
Las resistencias pull-up se pueden usar en salidas lógicas donde el dispositivo lógico no puede generar corriente, como los dispositivos lógicos TTL de colector abierto . Estas salidas se utilizan para controlar dispositivos externos, para una función OR cableada en lógica combinacional o para una forma sencilla de controlar un bus lógico con múltiples dispositivos conectados a él.
Las resistencias pull-up pueden ser dispositivos discretos montados en la misma placa de circuito que los dispositivos lógicos. Muchos microcontroladores destinados a aplicaciones de control integradas tienen resistencias pull-up internas programables para entradas lógicas, de modo que no se necesitan muchos componentes externos.
Algunas desventajas de las resistencias pull-up son la energía adicional consumida cuando la corriente pasa a través de la resistencia y la velocidad reducida de una pull-up en comparación con una fuente de corriente activa. Ciertas familias lógicas son susceptibles a transitorios en el suministro de energía introducidos en las entradas lógicas a través de resistencias pull-up, lo que puede obligar al uso de una fuente de energía filtrada separada para los pull-ups.
Las resistencias desplegables se pueden utilizar de forma segura con puertas lógicas CMOS porque las entradas están controladas por voltaje. Las entradas lógicas TTL que se dejan desconectadas flotan inherentemente en alto y requieren una resistencia desplegable de valor mucho más bajo para forzar la entrada a nivel bajo. Una entrada TTL estándar en "1" lógico normalmente se opera suponiendo una fuente de corriente de 40 μA y un nivel de voltaje superior a 2,4 V, lo que permite una resistencia pull-up de no más de 50 kohmios; mientras que se espera que la entrada TTL en "0" lógico baje 1,6 mA a un voltaje inferior a 0,8 V, lo que requiere una resistencia desplegable de menos de 500 ohmios. [2] Mantener bajas las entradas TTL no utilizadas consume más corriente. Por esa razón, se prefieren las resistencias pull-up en los circuitos TTL.
En familias de lógica bipolar que funcionan a 5 VCC, un valor típico de resistencia pull-up será de 1000 a 5000 Ω , según el requisito de proporcionar el nivel lógico de corriente requerido en todo el rango operativo de temperatura y voltaje de suministro. Para la lógica CMOS y MOS , se pueden usar valores de resistencia mucho más altos, de varios miles a un millón de ohmios, ya que la corriente de fuga requerida en una entrada lógica es pequeña.