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Mar 18, 2024

¿Qué es una resistencia pull-up y cómo se utiliza?

Las resistencias pull-up son esenciales en muchos circuitos digitales. Hablemos de cómo funcionan las resistencias pull-up y cómo usarlas. Imagen haciendo un circuito digital donde se requiere un botón para encender un

Las resistencias pull-up son esenciales en muchos circuitos digitales. Hablemos de cómo funcionan las resistencias pull-up y cómo usarlas.

Imagen haciendo un circuito digital donde se requiere un botón para encender un LED. Usted conecta el circuito correctamente, conectando un extremo del botón a una entrada digital y tierra al otro. Cuando finalmente le suministras energía, notas que el LED se enciende y apaga sin que presiones el interruptor.

Si alguna vez ha observado situaciones como esta, es probable que haya olvidado agregar una resistencia pull-up a su circuito digital. Entonces, ¿qué es exactamente una resistencia pull-up? ¿Cómo funciona y cómo se usa?

Una resistencia pull-up es una resistencia que se agrega a un circuito digital para evitar señales no deseadas que puedan interferir con la lógica o la programación de su circuito. Es una forma de polarizar o llevar una línea de entrada a positivo o VCC cuando ningún otro dispositivo activo está impulsando la línea. Al llevar la línea a VCC, efectivamente establece el estado predeterminado de la línea en 1 o verdadero.

Establecer un estado predeterminado para todos los pines de entrada es importante para evitar señales aleatorias generadas durante su estado flotante. Un pin de entrada está en estado flotante cuando se desconecta de una fuente activa como tierra o VCC.

Las resistencias pull-up se utilizan normalmente en circuitos digitales que utilizan microcontroladores y computadoras de placa única.

Cuando se utiliza un interruptor momentáneo en un circuito digital, presionar el interruptor hará que el circuito se cierre y transmita verdadero o alto al microcontrolador. Sin embargo, desconectar el interruptor no necesariamente impedirá que el pin de entrada envíe dichas señales.

Esto se debe a que cortar la conexión a través de un interruptor significa que ya no está conectado a nada más que al aire. Esto hace que la línea esté en un estado flotante, donde las señales del entorno podrían hacer que el pin se eleve en cualquier momento dado.

Para evitar que estas señales perdidas se registren en su circuito, tendrá que inyectar a la línea de entrada suficiente voltaje para que siga registrando un nivel alto cuando ya no se detecte tierra. Sin embargo, no puede conectar VCC directamente a la línea de entrada ya que el circuito provocará un cortocircuito tan pronto como el interruptor/sensor conecte la línea a tierra.

Para evitar un cortocircuito en el voltaje pull-up, necesitarás usar una resistencia. Tener el valor de resistencia correcto garantizará que la línea flotante tenga suficiente voltaje para elevarse y al mismo tiempo lo suficientemente bajo como para no provocar un cortocircuito prematuro en el circuito. La cantidad de resistencia dependerá del tipo de lógica que esté utilizando su circuito.

Para calcular correctamente el valor de resistencia de su resistencia pull-up, necesitará saber qué tipo de lógica está utilizando su circuito para operar. La familia lógica que utiliza su circuito dictará el valor de resistencia que necesitará su resistencia pull-up.

Hay varios tipos de lógica. Éstos son algunos de ellos:

Abreviatura

Nombre

Circuitos de ejemplo

V mín. encendido

V máx. desactivado

CMOS

Semiconductor complementario de óxido de metal

DSP, ADC, DAC, PPL

3.5

1.5

TTL

Lógica transistor-transistor

Relojes digitales, controladores LED, memoria.

2.0

0,8

ECL

Lógica acoplada al emisor

Radares, láseres, aceleradores de partículas.

-1,5

-1,8

DTL

Lógica diodo-transistor

Flip-flops, registros, osciladores

0,7

0,2

Si no está seguro de qué familia lógica está utilizando, es muy probable que su circuito esté utilizando familias lógicas CMOS o TTL, ya que ECL y DTL están desactualizados desde hace mucho tiempo. Las marcas de chip con prefijos que utilizan "74" o "54" suelen ser chips TLL, mientras que las marcas de chip con "CD" o "MC" indican un chip CMOS. Si aún no está seguro, puede averiguar fácilmente qué familia lógica está utilizando su controlador haciendo una búsqueda rápida de su hoja de datos en línea.

Ahora que comprende los diferentes tipos de familias lógicas y sus voltajes mínimo de encendido y máximo de apagado, podemos proceder a calcular los valores de nuestra resistencia pull-up.

Para calcular el valor de resistencia correcto, necesitará tres valores. El voltaje mínimo de encendido de la familia lógica que utiliza su circuito, el voltaje de suministro del circuito y la corriente de fuga de entrada, que puede encontrar en la hoja de datos o usando un multímetro.

Una vez que tenga todas las variables, simplemente puede ingresarlas en la siguiente fórmula:

Valor de resistencia = (tensión de alimentación - tensión alta lógica) / corriente de fuga de entrada

Por ejemplo, digamos que su circuito usa TTL y la línea de entrada usa 100uA a 5V. Sabemos que TTL necesita un mínimo de 2 V para subir a nivel alto y un máximo de 0,8 voltios para subir a nivel bajo. Esto significaría que el voltaje adecuado que sale de nuestra resistencia pull-up debe estar entre 3 V y 4 V, ya que el voltaje debe ser superior a 2 V pero no superior a nuestro voltaje de suministro, que es de 5 V.

Nuestros valores dados serían:

Ahora que tenemos las variables, introducámoslas en la fórmula:

(5V - 4V) / 100μA = 10.000 ohmios

Nuestra resistencia pull-up debe ser de 10.000 ohmios (10 kiloohmios o 10 kΩ).

Las resistencias pull-up se utilizan normalmente en circuitos digitales para evitar interferencias no deseadas con la programación digital de un circuito. Puede utilizar resistencias pull-up si el circuito digital utiliza interruptores y sensores como dispositivos de entrada. Además, las resistencias pull-up solo serán efectivas si los pines de entrada están conectados a tierra. Si los pines de entrada están conectados a VCC, es posible que desee utilizar resistencias desplegables en su lugar.

Para usar una resistencia pull-up, necesitará ubicar la línea de entrada que se conecta a un dispositivo de entrada. Una vez ubicado, querrás calcular el valor de tu resistencia usando la fórmula discutida anteriormente. Si su circuito realmente no requiere mucha precisión, simplemente puede usar valores de resistencia que oscilan entre 1kΩ y 10kΩ.

Ahora que tiene su resistencia con el valor adecuado, puede colocar un extremo de la resistencia pull-up en VCC y un extremo entre el dispositivo de entrada y la MCU. ¡Felicidades! Ahora sabes qué es una resistencia pull-up y cómo usarla.

Algunos microcontroladores, como las placas Arduino y SBC, como Raspberry Pi, tienen resistencias pull-up internas que puede activar en el código en lugar de resistencias pull-up externas.

En resumen, una resistencia pull-up es un componente importante para ayudar a proteger su circuito de interferencias cercanas. Al establecer el estado predeterminado de un pin de entrada en alto, se evita que señales aleatorias interfieran con la lógica o la programación de su circuito. Y ahora que sabes cómo utilizar uno, es posible que desees consolidar tus nuevos conocimientos aplicándolos a tus próximos proyectos.

Ansiando aprender cómo funcionaban las cosas, Jayric Maning comenzó a jugar con todo tipo de dispositivos electrónicos y analógicos durante su adolescencia. Se inició en ciencias forenses en la Universidad de Baguio, donde se familiarizó con la informática forense y la ciberseguridad. Actualmente está estudiando mucho por su cuenta y experimentando con la tecnología, descubriendo cómo funciona y cómo podemos usarla para hacer la vida más fácil (¡o al menos más genial!).