Pull-up Direnci / Pull-Up Resistors

Lojik kapılar, günümüzde dijital elektronikte yoğun biçimde kullanılmaktadır. Bu kapıların giriş ve çıkışlarının doğru mantık seviyesinde olduğundan emin olmak gerekir. Dijital devrenin düzgün çalışabilmesi için sinyallerin yüksek veya düşük olarak doğru şekilde ayarlanması önemlidir.

Mantık kapılarının, herhangi bir dijital mantık devresinin en temel yapı taşı olduğunu biliyoruz. AND, OR ve NOT kapılarının kombinasyonlarını kullanarak oldukça karmaşık kombinasyon devreleri oluşturabiliriz. Ancak dijital devreler, lojik 0 ya da lojik 1 olarak adlandırılan iki durumdan yalnızca birinde bulunur.

Bu durumlar, belli bir seviyenin altındaki voltajların 0; belli bir seviyenin üzerindeki voltajların ise 1 olarak kabul edildiği iki ayrı eşik aralığıyla temsil edilir. Bazen bir dijital mantık kapısında ya da devresinde girişler, mantık 0 veya mantık 1 olarak algılanabilecek aralıkta olmayabilir. Bu durumda kapı doğru giriş değerini tanıyamaz ve devre yanlış tetiklenebilir.

Örneğin yukarıdaki dijital devreyi düşünün. İki anahtar, A ve B, genel bir mantık kapısına girişleri temsil eder. A anahtarı kapalıyken A girişi toprağa, yani 0V veya mantık 0 seviyesine bağlanır. Aynı şekilde B anahtarı kapalıyken B girişi de toprağa bağlanır ve bu bizim için doğru durumdur.

Bununla birlikte A anahtarı açıldığında girişin değeri her zaman +5V olacaktır diyemeyiz. Giriş artık belirlenmiş bir yüksek ya da düşük koşula bağlı olmadığı için belirsiz bir seviyede kalabilir. Bu da devre çalışırken sorun oluşturur. İşte bu noktada pull-up ve pull-down dirençleri devreye girer. Bu dirençler, girişin kararsız kalmasını önleyerek net bir sinyal değeri elde etmemizi sağlar.

Pull-up Direnci

Dijital mantık kapılarının ve devrelerinin girişlerinin boşta kalmadığından emin olmanın en yaygın yöntemi, kullanılmayan pinleri sabit bir düşük 0 girişi için doğrudan toprağa bağlamaktır. Benzer şekilde sabit bir yüksek 1 girişi gerekiyorsa giriş Vcc’ye bağlanır.

Pull-up kullanımında giriş, bir direnç üzerinden +5V beslemeye bağlıdır. Anahtar kapandığında giriş toprağa çekilir ve akım, direnç sayesinde sınırlanır. Böylece giriş boşta kalmaz ve daha kararlı bir mantık seviyesi elde edilir. Vcc ile giriş arasındaki bu bağlantı pratikte güvenilir bir yöntemdir; ancak uygun direnç değerini seçmek de önemlidir.

Pull-up Direnç Değerinin Hesaplanması

Dijital mantık devreleri normalde iki farklı voltajla temsil edilen iki ikili durum kullanır: mantık 1 için yüksek voltaj ve mantık 0 için düşük voltaj. Ancak bu eşikler kullanılan devreye göre değişebilir. Örneğin TTL 74LSxxx serisi dijital mantık kapılarında mantık seviyeleri belirli bir aralıkla tanımlanır:

Giriş değerini kesin olarak 1 yapmak için gereken minimum voltaj değeri 2V’tur. Giriş değerini kesin olarak 0 yapmak için gereken maksimum voltaj değeri 0.8V’tur.

Başka bir deyişle, 0V ile 0.8V arasındaki TTL 74LSxxx giriş sinyalleri düşük olarak kabul edilir. 2.0V ile 5.0V arasındaki giriş sinyalleri yüksek olarak kabul edilir. 0.8V ile 2.0V arasındaki herhangi bir voltaj ise lojik 1 ya da lojik 0 olarak tanınmaz.

Tek Kapı Pull-up Direnç Değeri

Ohm yasasını kullanarak tek bir TTL 74LS serisi mantık kapısı için yaklaşık 3 voltluk bir düşümde kullanılabilecek maksimum pull-up direnci 150kΩ olarak hesaplanır. Bu değer çalışabilir olsa da, pratikte daha güvenli bir pay bırakmak tercih edilir. İdeal olarak mantık 1 seviyesinin Vcc’ye mümkün olduğunca yakın kalmasını ve kapının pull-up üzerinden yüksek seviyeyi kararlı biçimde görmesini isteriz.

Çoklu Kapı Pull-up Direnç Değeri

Pull-down Direnç

Pull-down direnci, pull-up ile benzer şekilde çalışır; bu kez giriş toprağa bağlanır ve anahtar aracılığıyla sinyal yüksek duruma çekilir. Bu yapı, özellikle sayıcılar ve flip-flop gibi durum değişikliği için net tetikleme isteyen dijital devrelerde yararlıdır.

Tek Kapı Pull-down Direnç Değeri

Maksimum pull-down direnç değeri 2kΩ olarak hesaplanır. Pull-up hesaplarında olduğu gibi burada da direnç değeri büyüdükçe girişte istenmeyen voltaj düşümü oluşabilir. Bu yüzden pratikte, devrenin ihtiyaç duyduğu mantık seviyesini güvenli biçimde koruyacak bir değer seçmek gerekir.