Diferencia entre resistencias Pull-up y Pull-down y ejemplos prácticos

Un microcontrolador de cualquier sistema embebido utiliza señales de E/S para comunicarse con dispositivos externos. La forma más sencilla de E/S suele denominarse GPIO (General Purpose Input/Output). Cuando el nivel de tensión del GPIO es bajo, se encuentra en un estado de alta o muy alta impedancia; para garantizar que el GPIO esté siempre en un estado válido, se utilizan resistencias pull-up y pull-down. Como entrada, el pin del microcontrolador puede asumir uno de los siguientes estados: alto, bajo y flotante o de alta impedancia. Cuando I/P es conducido por encima del umbral alto de I/P, es un uno lógico; cuando I/P es conducido por debajo del umbral bajo de I/P, la entrada es un 0 lógico. Cuando se encuentra en un estado fluctuante o de alta impedancia, el nivel de I/P no es constantemente ni alto ni bajo. Para garantizar que los valores de una I/P estén siempre en un estado conocido, se utilizan resistencias de pull-up y pull-down. La función principal de las resistencias pull-up y pull-down es que la resistencia pull-up lleva la señal al estado alto, a menos que sea conducida hacia abajo; mientras que la resistencia pull-down lleva la señal al estado bajo, a menos que sea conducida hacia arriba.

¿Qué es una resistencia?

La resistencia es un componente muy utilizado en muchos circuitos y dispositivos electrónicos. La función principal de la resistencia es limitar el flujo de corriente a otros componentes. La resistencia funciona según el principio de la ley de Ohm, que establece que la disipación se debe a la resistencia. La unidad de resistencia es el ohmio y el símbolo del ohmio indica la resistencia en un circuito. En el mercado existen muchos tipos de resistencias con diferentes tamaños y valores. Se trata de resistencias de película metálica, resistencias de película fina y gruesa, resistencias de hilo, resistencias de rejilla, resistencias de superficie, resistencias de montaje, resistencias variables y resistencias especiales.

Cuando se consideran dos resistencias en serie, la misma corriente I circula por las dos resistencias y el sentido de la corriente se indica con una flecha. Cuando las dos resistencias están en paralelo, la caída de potencial V a través de las dos resistencias es la misma.

Resistencias de pull-up

Las resistencias de pull-up son simples resistencias de valor fijo que se conectan entre la tensión de alimentación y un pin concreto. Estas resistencias se utilizan en los circuitos lógicos digitales para proporcionar un nivel lógico a un pin, lo que da lugar a un estado en el que la tensión de entrada/salida es inexistente. Los circuitos lógicos digitales tienen tres estados: alto, bajo y flotante o de alta impedancia. Cuando la clavija no es arrastrada a un nivel lógico bajo o alto, se produce el estado de alta impedancia. Estas resistencias se utilizan para resolver el problema del microcontrolador llevando el valor a un estado alto, como se ve en la figura. Cuando el interruptor está abierto, la entrada del microcontrolador fluctúa y sólo baja cuando el interruptor está cerrado. El valor típico de una resistencia de pull-up es de 4,7kilo Ohm, pero puede variar según la aplicación.

Circuito de compuerta NAND con resistencia de pull-up

En este proyecto, la resistencia de pull-up se conecta a un circuito de chip lógico. Estos circuitos son los mejores para probar las resistencias de pull-up. Los circuitos lógicos funcionan sobre la base de señales bajas o altas. En este proyecto, la puerta NAND es un ejemplo de chip lógico. La función principal de la puerta NAND es que cuando cualquiera de las entradas de la puerta NAND es baja, la señal de salida es alta. Del mismo modo, cuando cualquiera de las entradas del puerto NAND es alta, la señal de salida es baja.

Los componentes necesarios para el circuito del puerto AND con resistencias pull-down son el chip del puerto NAND (4011), las resistencias de 10Kilo Ohm-2, el pulsador-2, la resistencia de 330ohm y el LED.

• Cada puerto NAND consta de dos pines I/P y un pin O/P.
• Se utilizan dos botones como entradas al puerto AND.
• La resistencia de pull-up es de 10 kilo ohmios y el resto de componentes son una resistencia de 330 ohmios y un LED. La resistencia de 330 ohmios está conectada en serie para limitar la corriente al LED

A continuación se muestra el diagrama del circuito de la puerta NAND utilizando 2 resistencias pull-down en el i/ps de la puerta NAND.

En este circuito, se suministran 5V para alimentar el chip. Por tanto, se suministra +5V a la patilla 14 y la patilla 7 se conecta a tierra. Las resistencias de pull-up se conectan a las entradas de la puerta NAND. Se conecta una resistencia de pull-up a la primera entrada de la puerta NAND y a la tensión positiva. Un pulsador se conecta a GND. Cuando el botón no está pulsado, la entrada de la puerta NAND está en alto. Cuando se pulsa un botón, la entrada de la puerta NAND está baja. Para la puerta NAND, ambas I/P deben estar bajas para obtener una salida alta. Para que el circuito del búho funcione, debes pulsar ambos botones. Esto demuestra la gran utilidad de las resistencias pull-up.

Resistencias de pull-up

Al igual que las resistencias pull-up, las resistencias pull-down funcionan de la misma manera. Sin embargo, tiran de la clavija hasta un valor bajo. Las resistencias pull-down se conectan entre una patilla concreta de un microcontrolador y el terminal de tierra. Un ejemplo de resistencia pull-down es el circuito digital que se muestra en la figura siguiente. Se conecta un interruptor entre la VCC y el pin del microcontrolador. Cuando el interruptor está cerrado en el circuito, la entrada del microcontrolador está en 1 lógico, pero cuando el interruptor está abierto en un circuito, la resistencia pull-down baja la tensión de entrada a tierra (0 lógico o bajo lógico). La resistencia de pull-down debe tener una resistencia mayor que la impedancia del circuito lógico.

Y el circuito de la puerta utilizando una resistencia pull-down

En este proyecto, la resistencia pull-down se conecta a un circuito lógico. Estos circuitos son los mejores para probar las resistencias pull-down. Los circuitos de chips lógicos funcionan en base a señales bajas o altas. En este proyecto, la puerta AND es un ejemplo de chip lógico. La función principal de la puerta AND es que cuando las dos entradas de la puerta AND son altas, la señal de salida es alta. Asimismo, cuando las entradas del puerto AND son bajas, la señal de salida es baja.

Los componentes necesarios para el circuito de puerto AND con resistencias pull-down son: chip de puerto AND (SN7408), resistencias de 10Kilo Ohm-2, pulsador-2, resistencia de 330 Ohm y LED.

• Cada puerto AND consta de dos I/P y un O/P
• Se utilizan dos botones como entradas de la puerta AND.
• La resistencia pull-down es de 10 kilo ohmios y el resto de componentes son una resistencia de 330 ohmios y un LED. La resistencia de 330 ohmios está conectada en serie para limitar la corriente al LED.

A continuación se muestra el diagrama del circuito del puerto AND utilizando 2 resistencias pull-down en el i/ps del puerto AND.

En este circuito, se suministran 5 V para alimentar el chip. Por tanto, se suministra +5V a la patilla 14 y la patilla 7 se conecta a tierra. Las resistencias pull-down se conectan a las entradas de la puerta AND. Se conecta una resistencia pull-down a la primera entrada de la puerta AND. El pulsador está conectado a la tensión positiva, por lo que se conecta una resistencia pull-down a GND. Si no se pulsa el botón, la entrada de la puerta AND será baja. Si se pulsa el botón, la entrada de la puerta AND será alta. Para la puerta AND, ambas I/P deben ser altas para obtener una salida alta. Para que el circuito del búho funcione, debes pulsar ambos botones: esto demuestra la gran utilidad de las resistencias pull-down.

Aplicaciones de las Resistencias Pull-Up y Pull-Down

• Las resistencias pull-up y pull-down se utilizan a menudo en dispositivos de interconexión, por ejemplo, para interconectar un interruptor con un microcontrolador.
• La mayoría de los microcontroladores tienen resistencias programables de pull-up y pull-down, por lo que es posible interconectar directamente un interruptor con un microcontrolador.
• En general, se utilizan más las resistencias pull-up que las pull-down, aunque algunas familias de microcontroladores tienen tanto resistencias pull-up como pull-down.
• Estas resistencias se utilizan a menudo en los convertidores A/D para proporcionar un flujo controlado de corriente a un sensor resistivo
• Las resistencias pull-up y pull-down se utilizan en el bus del protocolo I2C, donde las resistencias pull-up se utilizan para permitir que un solo pin actúe como I/P o O/P.
• Cuando no está conectada a un bus de protocolo I2C, la patilla está en un estado de alta impedancia. También se utilizan resistencias pull-down en las salidas para permitir un O/P conocido

Por lo tanto, se trata del funcionamiento y la diferencia entre las resistencias pull-up y pull-down con un ejemplo práctico. Creemos que entiendes mejor este concepto. Además, si tienes alguna pregunta sobre este artículo o sobre los proyectos de electrónica, puedes ponerte en contacto con nosotros comentando en la sección de comentarios de abajo.