Определение подтягивающего резистора следующее: Подключите резистор между сигнальной линией и источником питания (VCC), и сигнальная линия по умолчанию будет подтянута до высокого уровня через резистор. Когда нет другого источника питания, сигнальная линия остается на высоком уровне; когда устройство активно подтягивает ее к земле (GND), ток протекает через резистор, и сигнал становится низким.

Определение подтягивающего резистора очень понятно. На первый взгляд, кажется, что мы знаем его функцию, но из определения сложно понять, почему он по умолчанию выдает высокий уровень при отсутствии других управляющих воздействий и низкий уровень при наличии управляющего воздействия. Далее я объясню принцип работы с моей точки зрения.

Рассмотрим эту схему; это базовая схема подтягивающего резистора. При подключении подтягивающего резистора его сопротивление обычно составляет от 1 кОм до 100 кОм, что является очень большим сопротивлением. Когда внешнее устройство (на схеме показан переключатель) не получает питания, линия, ведущая к GND, отключается. То есть, нам нужно рассматривать только линию от VCC до синей точки, а затем до выхода (это не замкнутый контур). Поскольку сопротивление этого подтягивающего резистора очень велико, ток в этой линии очень мал (ток утечки всего лишь на уровне микроампер, близкий к 0). Следовательно, деление напряжения на этом подтягивающем резисторе, то есть его напряжение, бесконечно близко к 0 и им можно пренебречь (U=IxR≈0). Таким образом, потенциал на VCC равен потенциалу в синей точке, который также является потенциалом на выходе, поэтому выходной сигнал имеет высокий уровень. Это объясняет, почему по умолчанию устройство выдает высокий уровень сигнала, когда у него нет драйвера.

Далее, давайте разберемся, почему при работе устройства на выходе получается низкий уровень сигнала. Когда устройство работает (то есть, когда переключатель на схеме замкнут), образуется замкнутый контур. В общем случае, эта выходная линия соединена с другими частями схемы, поэтому ток начинает шунтироваться от VCC к синей точке: часть тока течет по выходному пути, а часть — к GND. Согласно знаниям о схемах, разность потенциалов между VCC и синей точкой равна VCC, что означает, что потенциал синей точки равен 0 В, то есть низкий уровень. Это объясняет, почему при работе устройства (при замкнутом переключателе) на выходе получается низкий уровень сигнала.

Определение подтягивающего резистора следующее: Подключите резистор между сигнальной линией и землей (GND), и сигнальная линия по умолчанию будет подтянута к низкому уровню через резистор. Когда нет другого воздействия, сигнальная линия остается на низком уровне; когда устройство активно подтягивает ее к земле, ток протекает через резистор к VCC, и сигнал становится высоким.

Аналогично, из этого определения мы можем понять функцию подтягивающего резистора, но не принцип его работы. Далее рассмотрим следующую базовую схему подтягивающего резистора (поймите её в сочетании со схемой):

Как и подтягивающий резистор, значение сопротивления отключающего резистора обычно находится в диапазоне от 1 кОм до 100 кОм, что является очень большим сопротивлением. Когда внешнее устройство (например, переключатель на схеме) не имеет питания, как и в случае с подтягивающим резистором, ток в этой линии, ведущей к выходу, очень мал (только ток утечки на уровне микроампер, близкий к 0) (здесь также можно считать, что положительного полюса источника питания вообще нет, поэтому ток равен нулю; также допустимо понимать наличие тока, поскольку внутри микросхемы протекает некоторый ток). Следовательно, деление напряжения на этом отключающем резисторе, то есть его напряжение, бесконечно близко к 0 и им можно пренебречь (U=IxR≈0). Таким образом, потенциал на GND равен потенциалу в синей точке, который также является потенциалом на выходе, поэтому выходной сигнал имеет низкий уровень. Это объясняет, почему по умолчанию устройство выдает низкий уровень сигнала, когда в нем отсутствует привод.

Далее, давайте разберемся, почему на выходе получается высокий уровень сигнала, когда устройство работает. Когда устройство работает (то есть, когда переключатель на схеме замкнут), образуется замкнутый контур. В общем, эта выходная линия соединена с другими частями схемы, поэтому ток начинает шунтироваться от VCC к синей точке: часть тока течет по выходному пути, а часть — к GND. Согласно знаниям о схемах, потенциал VCC совпадает с потенциалом синей точки (или напряжение этого подтягивающего резистора равно VCC), поэтому на выходе получается, естественно, высокий уровень сигнала. Это объясняет, почему на выходе получается высокий уровень сигнала, когда устройство работает.

Исходя из принципа подтягивающего резистора, о котором я только что говорил, давайте в качестве примера возьмем поворотный энкодер (обратите внимание только на подтягивающий резистор R1 слева; правая сторона такая же), чтобы объяснить изменение уровня в точке А: когда красная часть разомкнута, это высокий уровень; когда она замкнута, это низкий уровень.

1. Когда красная часть отключена: В этот момент шунтирование в красной точке под R1 отсутствует (поскольку красная часть отключена, эта сторона представляет собой разомкнутую цепь). Ток будет течь от VCC через R1, затем через R3 и, наконец, вытекать в точку A. Поскольку значение сопротивления подтягивающего резистора очень велико (и это нельзя считать замкнутым контуром), ток практически равен нулю. То есть, согласно формуле U=IR, напряжение, деленное на R1 и R3, практически равно нулю. Поэтому потенциал в точке VCC приблизительно равен потенциалу в точке A, что соответствует высокому уровню.

2. Когда красная часть подключена (то есть замкнута): образуется замкнутый контур. Ток течет непосредственно от VCC к R1, затем к GND цепи в точке C и не течет к R3 (просто можно понять, что R3 закорочен). Тогда потенциал в точке A равен потенциалу в красной точке под R1, а поскольку потенциал в красной точке под R1 равен потенциалу в точке C (который равен GND), потенциал в точке A равен 0, то есть находится на низком уровне. Благодаря такому пониманию мы можем ясно понять, почему подтягивающий резистор выполняет такую ​​функцию.