Wejścia cyfrowe - jak płynie prąd?

[jand]

No to jeszcze raz.

Na rysunku poniżej mamy uproszczone wejście układu z tranzystorem MOSFET.

 

1. Jeśli na wejście podamy stan niski (połączenie do masy), to napięcie bramki U_GS wynosi zero, tranzystor nie przewodzi, na wyjściu mamy stan wysoki.
2. Jeśli na wejście podamy stan wysoki (połączenie do zasilania), to napięcie bramki U_GS  wynosi parę woltów, tranzystor  przewodzi, na wyjściu mamy stan niski.

Ponieważ bramka tranzystora jest odizolowana od reszty, nie wpływa do niej żaden prąd (ani w stanie niskim, ani w wysokim) - sterowanie jest tylko napięciowe.

[Santiago]

Może kurs elektroniki ? Praktyka czyni mistrza.

[jugan1]

Poczytałem trochę o MOSFETach i trochę się rozjaśniło, chociaż nadal rezystor podciągający to moja pięta Achillesa. Zatem:

2) Rezystory podciągające

Wpisywałem w google wyrażenie "rezystor podciągający" wiele razy i niestety tłumaczenia na wszystkich stronach na nic się zdały...

a) To jeszcze nie jest pytanie stricte związane z rezystorem podciągającym. @jand Dałem taki prosty przykład z Arduino, gdzie podłączam jego wejście z pinem 5V i zapytałem, czy będzie tutaj stan wysoki. Powiedziałeś, że tak, ale warto byłoby dodać rezystor. Dlaczego skoro i tak sterowanie jest napięciowe i nie płynie tam żaden prąd? Mam książkę Elektronika z wykorzystaniem Arduino i Raspberry Pi. Receptury. Simon Monk i tam na stronie 162 jest tekst "Podłącz końcówkę przewodu umieszczoną w złączu GND do napięcia 5V, a na wyniku w narzędziu Serial Monitor powinny pojawić się same jedynki". Nie ma tam żadnej informacji o konieczności dawania takiego rezystora.

b) Dlaczego dodanie rezystora podciągającego pomaga w redukcji szumów z otoczenia na przycisku? Rozumiem, że na przycisku, który nie jest wciśnięty może pojawić się jakiś losowy potencjał, ale nie rozumiem, czemu nagle takie podłączenie do 5V ( w przypadku pull-up ), albo podłączenie do GND ( pull-down) miałoby mieć priorytet nad takimi losowymi napięciami na przycisku. Żaden prąd i tak nie płynie. Jeżeli chodzi o podłączenie do 5V to mogę sobie tłumaczyć to tak, że "potencjał 5V jest wyższy niż potencjał zakłóceń na przycisku, więc wyższy potencjał i tak zakryje ten niższy", ale w przypadku GND ( 0V ) to już nie bardzo to pasuje.

c)

Wciskając przycisk łączę 5V oraz GND, gdyby nie było tego rezystora R1 to popłynąłby tam bardzo duży prąd. Dlatego się stosuje ten rezystor - aby zabezpieczyć układ przed zwarciem, a także, żeby oszczędzać energię. Dobrze mówię? Jeśli tak, to czemu akurat R1 wynosi często 10k? Dałbym nawet i 1M, albo i więcej, żeby było jeszcze bardziej oszczędnie.

d) Chyba najistotniejsza kwestia. Jak to wszystko działa? Skoro na wejściu mamy tranzystor MOSFET, to interesuje nas napięcie bramka, a źródło. Zatem:

d1) rezystor pull-up

Gdy przycisk nie jest wciśnięty to sytuacja wygląda tak:

Na czerwono zaznaczyłem miejsca, gdzie jest potencjał 5V. Zatem przy założeniu, że na źródle tranzystora MOSFET mamy 0V, to rzeczywiście jest tutaj stan wysoki.

Jednak, co w przypadku, gdy przycisk jest wciśnięty? Na pewno płynie prąd od VCC do GND. Prąd nie wpływa do tej gałęzi, na końcu której jest PIN wejściowy ARDUINO. Jednak nie rozumiem, co teraz z potencjałem. Czy będzie to coś takiego?

I dlatego będzie stan niski?

Pozdrawiam i dziękuję za pomoc

Edytowano 24 kwietnia przez jugan1

[Sylba]

2 godziny temu, jugan1 napisał:

Jednak, co w przypadku, gdy przycisk jest wciśnięty? Na pewno płynie prąd od VCC do GND. Prąd nie wpływa do tej gałęzi, na końcu której jest PIN wejściowy ARDUINO. Jednak nie rozumiem, co teraz z potencjałem. Czy będzie to coś takiego?

Właściwie sam zadajesz pytania i sam na nie dobrze odpowiadasz. Gdy przycisk jest wciśnięty to potrncjał pinu Arduino jest taki jak GND, a gdy rozwarty to Vcc.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[jugan1]

Przeczytałem raz jeszcze swoje pytania i jedynie w d) bardziej odpowiedziałem. Niemniej prosiłbym o jakiś komentarz w stylu w d) dobrze piszesz, o to w tym chodzi. Nie wiem, czy np te kolory potencjałów na grafikach mają sens

[jand]

2 godziny temu, jugan1 napisał:

warto byłoby dodać rezystor. Dlaczego skoro i tak sterowanie jest napięciowe i nie płynie tam żaden prąd?

Podłączone bezpośrednio, bez rezystora, oczywiście też będzie działać, ale wejście będzie miało stan wysoki na stałe. Natomiast jeśli chcesz podłączyć przycisk, to już jest on konieczny. Dlatego na wszelki wypadek lepiej go stosować - nie wiadomo co będziemy chcieli zrobić w przyszłości.

2 godziny temu, jugan1 napisał:

Dlaczego dodanie rezystora podciągającego pomaga w redukcji szumów z otoczenia na przycisku?

Możemy sobie wyobrazić, że zakłócenia są podawane przewodem, ale przez strasznie duży opornik (np. 100M). Jeśli bramka tranzystora MOSFET jest do niczego nie podłączona, może to wystarczyć do włączenia tranzystora. Jeśli zastosujemy opornik, to powstanie dzielnik napięciowy osłabiający sygnał (100000 razy dla opornika 1k)) i zakłócenia są niestraszne.

2 godziny temu, jugan1 napisał:

Jeśli tak, to czemu akurat R1 wynosi często 10k? Dałbym nawet i 1M, albo i więcej, żeby było jeszcze bardziej oszczędnie.

Jak dasz 1k albo 51k to też będzie dobrze. Ale 1M to przesada, przeczytaj co napisałem powyżej.

2 godziny temu, jugan1 napisał:

I dlatego będzie stan niski?

Dlatego.

[jand]

7 godzin temu, jugan1 napisał:

czy np te kolory potencjałów na grafikach mają sens

Kolory są bez znaczenia.

Uzupełnienie:

A jeśli chodzi o sposób pokolorowania to może być.

Edytowano 24 kwietnia przez jand

[Santiago]

jugan1  skoro trzeba rezystor to trzeba. Idź dalej bo ten opornik stawia ci opór w dalszym rozwoju. Sam wracam do elektroniki po 30 latach nieobecności i dla mnie również pojawiło się wiele nowych rzeczy, uC.  Dziwne tranzystory itp.