Definisi resistor pull-up adalah sebagai berikut: Hubungkan resistor antara jalur sinyal dan catu daya (VCC), dan jalur sinyal secara otomatis ditarik ke level tinggi melalui resistor tersebut. Ketika tidak ada penggerak lain, jalur sinyal tetap berada pada level tinggi; ketika perangkat secara aktif menariknya ke bawah, arus mengalir ke GND melalui resistor, dan sinyal menjadi level rendah.

Definisi resistor pull-up sangat jelas. Sekilas, tampaknya kita mengetahui fungsinya, tetapi kita tidak dapat memahami secara mendalam dari definisi tersebut mengapa resistor ini dapat mengeluarkan level tinggi secara default ketika tidak ada penggerak lain, dan mengeluarkan level rendah ketika ada penggerak dari perangkat. Selanjutnya, saya akan menjelaskan prinsip tersebut dari perspektif pemahaman saya.

Mari kita lihat diagram ini; ini adalah diagram kerangka dasar resistor pull-up. Ketika kita menghubungkan resistor pull-up, nilai resistansi resistor ini umumnya antara 1kΩ ~ 100kΩ, yang merupakan resistor yang sangat besar. Ketika perangkat eksternal (mengacu pada sakelar dalam diagram ini) tidak memiliki penggerak, jalur yang menuju ke GND terputus. Artinya, kita hanya perlu melihat jalur dari VCC ke titik biru dan kemudian ke output (ini bukan loop tertutup). Karena nilai resistansi resistor pull-up ini sangat besar, arus pada jalur ini sangat kecil (hanya arus bocor tingkat mikroampere, yang mendekati 0). Oleh karena itu, pembagian tegangan pada resistor pull-up ini, yaitu tegangannya, sangat mendekati 0 dan dapat diabaikan (U=IxR≈0). Jadi potensial di VCC sama dengan potensial di titik biru, yang juga merupakan potensial di output, sehingga outputnya berada pada level tinggi. Ini menjelaskan mengapa secara default menghasilkan level tinggi ketika perangkat tidak memiliki drive.

Selanjutnya, mari kita lihat mengapa outputnya berlevel rendah saat perangkat sedang beroperasi. Saat perangkat beroperasi (yaitu, saat sakelar pada diagram tertutup), sebuah loop tertutup terbentuk. Secara umum, jalur output ini terhubung ke bagian sirkuit lainnya, sehingga arus mulai mengalir dari VCC ke titik biru: sebagian arus mengalir ke jalur output, dan sebagian lagi mengalir ke GND. Menurut pengetahuan sirkuit, perbedaan potensial antara VCC dan titik biru sama dengan VCC, yang berarti potensial titik biru adalah 0V, yaitu, level rendah. Ini menjelaskan mengapa outputnya berlevel rendah saat perangkat sedang beroperasi (sakelar tertutup).

Definisi resistor pull-down adalah sebagai berikut: Hubungkan resistor antara jalur sinyal dan ground (GND), dan jalur sinyal secara default ditarik ke level rendah melalui resistor tersebut. Ketika tidak ada penggerak lain, jalur sinyal tetap berada pada level rendah; ketika perangkat secara aktif menariknya ke atas, arus mengalir ke VCC melalui resistor, dan sinyal menjadi level tinggi.

Demikian pula, kita hanya dapat mengetahui fungsi resistor pull-down dari definisi ini, tetapi tidak bagaimana prinsipnya muncul. Selanjutnya, mari kita lihat kerangka dasar resistor pull-down berikut (pahami dalam kaitannya dengan diagram):

Seperti resistor pull-up, nilai resistansi resistor pull-down umumnya antara 1kΩ ~ 100kΩ, yang merupakan resistor yang sangat besar. Ketika perangkat eksternal (merujuk pada sakelar dalam diagram di sini) tidak memiliki penggerak, seperti halnya resistor pull-up, arus pada jalur ini yang menuju ke output sangat kecil (hanya arus bocor tingkat mikroampere, yang mendekati 0) (di sini Anda juga dapat menganggap bahwa tidak ada kutub positif dari catu daya sama sekali, sehingga arusnya langsung 0; dapat juga dipahami bahwa ada arus karena ada arus di dalam chip). Oleh karena itu, pembagian tegangan resistor pull-down ini, yaitu tegangannya, sangat mendekati 0 dan dapat diabaikan (U=IxR≈0). Jadi potensial di GND sama dengan potensial di titik biru, yang juga merupakan potensial di output, sehingga outputnya adalah level rendah. Ini menjelaskan mengapa outputnya secara default adalah level rendah ketika perangkat tidak memiliki penggerak.

Selanjutnya, mari kita lihat mengapa outputnya berlevel tinggi saat perangkat sedang beroperasi. Saat perangkat beroperasi (yaitu, saat sakelar pada diagram tertutup), sebuah loop tertutup terbentuk. Secara umum, jalur output ini terhubung ke bagian sirkuit lainnya, sehingga arus mulai mengalir dari VCC ke titik biru: sebagian arus mengalir ke jalur output, dan sebagian lagi mengalir ke GND. Menurut pengetahuan sirkuit, potensial VCC sama dengan potensial titik biru (atau tegangan resistor pull-down ini adalah VCC), sehingga output ini secara alami berlevel tinggi. Ini menjelaskan mengapa outputnya berlevel tinggi saat perangkat sedang beroperasi.

Berdasarkan prinsip resistor pull-up yang baru saja saya bahas, mari kita ambil contoh rotary encoder (hanya perhatikan resistor pull-up R1 di sebelah kiri; sisi kanan sama) untuk menjelaskan perubahan level pada titik A: ketika bagian merah terputus, levelnya tinggi; ketika terhubung, levelnya rendah.

1. Ketika bagian merah terputus: Pada saat ini, tidak akan ada arus bocor pada titik merah di bawah R1 (karena bagian merah terputus, sehingga sisi tersebut merupakan rangkaian terbuka). Arus akan mengalir dari VCC melalui R1, kemudian melalui R3, dan akhirnya mengalir keluar ke titik A. Karena nilai resistansi resistor pull-up sangat besar (dan ini tidak dapat dianggap sebagai loop tertutup), arus hampir 0. Artinya, menurut rumus U=IR, tegangan yang dibagi oleh R1 dan R3 hampir 0. Jadi potensial di VCC kira-kira sama dengan potensial di titik A, yang merupakan tingkat tinggi.

2. Ketika bagian merah terhubung (yaitu, tertutup): Terbentuk sebuah loop tertutup. Arus mengalir langsung dari VCC ke R1, kemudian ke GND rangkaian di titik C, dan tidak mengalir ke R3 (dapat dipahami secara sederhana bahwa R3 dihubung pendek). Maka potensial di titik A sama dengan potensial di titik merah di bawah R1, dan karena potensial di titik merah di bawah R1 sama dengan potensial di titik C (yang sama dengan GND), potensial di titik A adalah 0, yaitu, level rendah. Melalui pemahaman ini, kita dapat dengan jelas mengetahui mengapa resistor pull-up memiliki fungsi seperti itu.