En circuitos lógicos electrónicos , una resistencia pull-up ( PU ) o resistencia pull-down ( PD ) es una resistencia que se utiliza para garantizar un estado conocido para una señal. [1] Normalmente se utiliza en combinación con componentes como interruptores y transistores , que interrumpen físicamente la conexión de los componentes posteriores a tierra o a V CC . Sin dicha resistencia, cerrar el interruptor crea una conexión directa a tierra o a V CC ; cuando el interruptor está abierto, el resto del circuito quedaría flotando (es decir, tendría un voltaje indeterminado), lo que generalmente no es deseable.
En el caso de 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 nivel alto lógico) cuando el interruptor está abierto. En el caso de un interruptor que se utiliza para conectar un circuito a V CC (por ejemplo, si el interruptor o botón se utiliza para transmitir una señal "alta"), una resistencia pull-down 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.
Un interruptor abierto no es equivalente a un componente con impedancia infinita. El voltaje estacionario en cualquier bucle con un interruptor abierto no puede determinarse mediante las leyes de Kirchhoff , mientras que el de un componente con impedancia infinita sí puede determinarse mediante dichas leyes. En consecuencia, los voltajes a través de esos componentes críticos (como la compuerta lógica en el ejemplo de la derecha), que solo se encuentran en bucles que involucran al interruptor abierto, también están indefinidos. Una resistencia pull-up establece efectivamente un bucle adicional sobre los componentes críticos, lo que garantiza que el voltaje esté bien definido incluso cuando el interruptor está abierto.
Para que una resistencia pull-up sirva únicamente para este propósito y no interfiera con el circuito de otra manera, se debe utilizar una resistencia con una cantidad apropiada de resistencia. Para esto, se supone que los componentes críticos tienen una impedancia infinita o suficientemente alta , lo que está garantizado, por ejemplo, para puertas lógicas hechas de FET . En este caso, cuando el interruptor está abierto, la caída de voltaje a través de una resistencia pull-up (con una impedancia suficientemente baja ) prácticamente desaparece, y el circuito parece un cable conectado directamente 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 utilizar para derivar un valor apropiado para la impedancia de la resistencia pull-up. Sin embargo, por lo general, solo se deriva un límite inferior, suponiendo que los componentes críticos tienen de hecho una impedancia infinita.
Una resistencia con una resistencia relativamente baja (en relación con el circuito en el que se encuentra) se denomina a menudo pull-up o pull-down "fuerte"; cuando el circuito está abierto, elevará o reducirá 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, elevará o reducirá la salida más lentamente, pero consumirá menos corriente. Esta corriente, que es esencialmente energía desperdiciada, solo fluye cuando el interruptor está cerrado y, técnicamente, durante un breve período después de que se abre 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 señal de entrada puede ser extraída por una resistencia y luego se puede utilizar un interruptor o un puente para conectar esa entrada a tierra. Esto se puede utilizar para obtener información de configuración, para seleccionar opciones o para solucionar problemas de un dispositivo.
Las resistencias pull-up se pueden utilizar 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 varios 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 diseñados para aplicaciones de control integrado tienen resistencias pull-up internas programables para entradas lógicas, de modo que no se necesitan muchos componentes externos.
Las resistencias pull-down se pueden utilizar de forma segura con puertas lógicas CMOS porque las entradas están controladas por voltaje. Las entradas lógicas TTL que se dejan sin conectar flotan inherentemente en alto y requieren una resistencia pull-down de valor mucho menor para forzar la entrada a bajo. Una entrada TTL estándar en lógica "1" normalmente se opera asumiendo una corriente de fuente 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 kohms; mientras que se esperará que la entrada TTL en lógica "0" hunda 1,6 mA a un voltaje inferior a 0,8 V, lo que requiere una resistencia pull-down de menos de 500 ohms. [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 las familias de lógica bipolar que funcionan a 5 VCC, un valor típico de resistencia pull-up será de 1000 a 5000 Ω , en función del requisito de proporcionar la corriente de nivel lógico requerida en todo el rango operativo de temperatura y voltaje de suministro. Para la lógica CMOS y MOS , se pueden utilizar 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.
Algunas desventajas de las resistencias pull-up son la potencia adicional que se consume cuando la corriente pasa a través de la resistencia y la velocidad reducida de una resistencia pull-up en comparación con una fuente de corriente activa. Ciertas familias lógicas son susceptibles a los transitorios de la fuente de alimentación introducidos en las entradas lógicas a través de resistencias pull-up, lo que puede obligar al uso de una fuente de alimentación filtrada independiente para las resistencias pull-up.