Pull-up-Widerstand - warum wird der Eingangspin bei geschlossenem Schalter auf Masse gezogen? [geschlossen]

Angenommen, es 1handelt sich um einen Eingangspin.

Wenn der Schalter also auf "OFF" (offener Stromkreis) steht, ist der Ausgang fast gleich Vcc, da kein Strom vorhanden ist. 1wird zu Vcc gezogen .

Wenn der Schalter auf "ON" (geschlossener Stromkreis) steht, 1wird er auf Masse gezogen und es liegt ein Strom zwischen Vcc und Masse. Aber warum1 wird nicht zu Vcc gezogen, wenn der Stromkreis geschlossen ist? Angenommen, Vcc ist 5V , wie viel Spannung geht an, 1wenn der Stromkreis geschlossen ist?

Wenn 1bei geschlossenem Stromkreis auf Masse gezogen wird, bedeutet dies, dass die Masse in diesem Fall eine höhere Spannung als Vcc hat ?

UPDATE :
Alle Antworten werden geschätzt und alle haben geholfen. Vielen Dank für die Mühe.

Eigentlich, um Sie mehr zu verwirren ..

Erstens fließt Strom in den Pin, und Null ist Strom, der aus dem Pin fließt. Zum einen müssen Sie den richtigen Strom liefern, um den Eingang auf einer ausreichend hohen Spannung zu halten. Für einen niedrigen Wert müssen Sie genügend Strom extrahieren, um die Eingangsspannung niedrig genug zu halten.

Wenn der Schalter geöffnet ist, fließt ein kleiner Strom in Pin 1 und endet schließlich am Boden durch das Gerät. Wenn der Widerstand nicht zu groß ist, ist der Spannungsabfall über dem Widerstand klein und die Spannung am Pin liegt nahe Vcc oder genauer genug hoch genug über der Logikschwelle mit hohem Pegel.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Wenn der Schalter geschlossen ist, fließt offensichtlich Strom durch den Widerstand nach Masse, aber es gibt einen anderen gleichzeitigen Strompfad von Vcc durch das Gerät, aus dem Pin heraus, durch den Schalter nach Masse. Da bei einem Schalter der Pin fest mit Masse verbunden ist, beträgt die Spannung am Pin in Bezug auf diese Masse null Volt.

^{simulieren Sie diese Schaltung}

Beachten Sie, dass der Widerstand bei geschlossenem Schalter nichts Nützliches für die Verlustleistung tut.

Bei einem Standard-TTL-Gerät (ohne CMOS) ist der aus dem Pin austretende Strom mit null Logikpegel VIEL größer als der Strom mit hohem Pegel, der in den Pin eintritt. Bei CMOS-Teilen sind die Ströme mit hohem und niedrigem Pegel nahezu gleich und sehr klein, da sie lediglich die Ladung oder den Mangel an Ladung auf der Eingangskapazität des Geräts aufrechterhalten.

Wie @MD sagt, können Sie es sich wie einen potenziellen Teiler vorstellen:

Wenn der Schalter ausgeschaltet ist, ist der Widerstand des Schalters sehr hoch (wahrscheinlich viel größer als 100 MOhm).

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Wenn wir die Teilergleichung verwenden, können wir die Spannung am Eingang des Wechselrichters finden:

V = Vin * (R2) / (R1 + R2) = 5 * 100.000.000 / (10.000 + 100.000.000) = 4,9995 V, was im Grunde 5 V entspricht.

Wenn der Schalter geschlossen ist:

^{simulieren Sie diese Schaltung}

Wir können wieder die Teilerformel verwenden: V = Vin * (R2) / (R1 + R2) = 5 * 0,01 / (10.000 + 0,01) = 0,00000499 V, was im Grunde 0 V ist.

Aber warum wird 1 nicht zu Vcc gezogen, wenn der Stromkreis geschlossen ist?

Wenn Sie möchten, denken Sie daran, dass der geschlossene Schalter ein Widerstand mit einem sehr niedrigen Wert ist, wahrscheinlich 1 Ohm oder weniger. Sie können im Datenblatt nachsehen, um den maximalen Widerstand für den Schalter zu erhalten, den Sie tatsächlich in Ihrer Schaltung verwenden möchten.

Jetzt haben Sie einen Spannungsteiler und

Schon seit $R_{sw}$ ist (wir nehmen an) ungefähr 1 Ohm und $R_1$ beträgt 10 Kiloohm, wenn $V_{cc}$Bei 5 V erhalten wir ungefähr 0,5 mV 1, was deutlich unter dem Schwellenwert für ein logisches Tief liegt.

Für ein intuitives Verständnis kann es nützlich sein, die alte Wasserleitungsanalogie herauszuziehen . Ersetzen wir also den Strom in Ihrem Stromkreis durch Wasser:

Ihre Drähte sind jetzt Schläuche, durch die das Wasser fließt. Vcc ist ein Wasserhahn, der an Ihre Hausinstallation angeschlossen ist. Boden ist ein Abfluss.

Der Widerstand ist eine Spule aus wirklich schmalen Rohren, durch die das Wasser nur langsam tropft. Der Schalter ist ein Ventil, das Sie öffnen oder schließen können. Das NOT-Gate, das im Grunde genommen als Spannungssensor fungiert, ist jetzt ein Wasserdruckmesser.

Der wichtige Teil, an den man sich bei der Wasseranalogie erinnern sollte, ist folgender: Strom ist Fluss. Spannung ist Druck.

Lassen Sie uns nun zuerst sehen, was passiert, wenn wir den Hahn öffnen und das Ventil schließen. Natürlich fließt das Wasser aus dem Wasserhahn in den Schlauch, bis es den schmalen Schlauch erreicht. Der Schlauch verlangsamt den Wasserfluss und führt dazu, dass sich im Schlauch, der in den Schlauch fließt, Druck aufbaut, aber etwas Wasser tropft immer noch langsam durch. Dieses Wassertropfen erreicht als nächstes das Ablassventil (und das Manometer, das an denselben Schlauch angeschlossen ist), aber da das Ventil geschlossen ist, kann es nicht weiter gelangen.

Der Druck im Schlauch zwischen dem Schlauch und dem Ventil baut sich also langsam auf, bis er dem Druck auf der anderen Seite des Schlauchs (und dem Druck in der Wasserleitung, die den Wasserhahn speist) entspricht. Zu diesem Zeitpunkt hat das gesamte Wasser den gleichen Druck, es fließt nicht mehr und das Manometer registriert einen hohen Druck, der dem in Ihrem Haus entspricht.

Als nächstes öffnen wir das Ablassventil. Jetzt kann das gesamte Wasser im Schlauch zwischen dem Schlauch und dem Ventil abfließen und der Druck fällt ab.

Das Wasser im Schlauch zwischen dem Wasserhahn und dem Schlauch steht jedoch immer noch unter hohem Druck und fließt so durch den Schlauch heraus. Da der Schlauch jedoch schmal ist, kann das Wasser nicht sehr schnell durch ihn fließen, und es tritt nur ein Wassertropfen aus.

Und dieses tropfende Wasser fließt sofort durch das geöffnete Ventil und den Abfluss hinunter, so schnell es aus dem Schlauch kommt. Somit zeigt das Manometer trotz des Wassertropfens, das aus dem Schlauch austritt, ungefähr Null an.