Pull-up-Kreisstrom fließt?

Ich versuche zu verstehen, wie Pull-Up / Down-Schaltungen funktionieren. Betrachten wir dieses Schema:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich verstehe, dass es zwei mögliche Stromflüsse gibt:

  1. Wenn die Taste nicht gedrückt wird, fließt der Strom von VCC durch den Eingangspin .
  2. Wenn die Taste gedrückt wird, fließt der Strom von Vcc durch die Taste zu GND.

Ich kann den zweiten Fluss nicht verstehen. Warum fließt der Strom direkt durch den Knopf? Nach dem R1-Widerstand gibt es eine "Kreuzung". Warum also wird der Stromfluss nicht auf beide Pfade (links zum Taster und rechts zum Eingang) aufgeteilt? Woher weiß es, dass es nur zum linken Pfad, dh zum Knopf, und nicht zum rechten Eingang fließen soll?

Danke

Antworten (4)

Denn wenn der Strom an die "Kreuzung" gelangt, hat er zwei Möglichkeiten, auf GND zu gehen. Einer geht über R2 und der andere direkt auf GND. Mit anderen Worten, das ist so, als würde man R2 mit einem Widerstand parallel schalten, dessen Wert null Ohm beträgt. Dies führt uns zu einem Null-Ohm-Äquivalent, was einem Kurzschluss gleicht (linker Pfad).

Auf intuitive Weise findet es keinen Widerstand, um nach links zu gehen, während es R2 gibt, wenn es nach rechts geht. Die Stromaufteilung in einer "Kreuzung" ist eine proportionale Aufteilung, die durch das Widerstandsverhältnis jedes Pfads berechnet wird. Da ein Pfad frei ist, fließt der gesamte Strom dorthin.

IMO Felipe hat eine gute Antwort gegeben, aber wenn Ihre Frage enger lautet: "Woher weiß ein Elektron an der Kreuzung, wohin es gehen soll": Dies geschieht, weil ein Elektron direkt vor ihm Platz für ihn gemacht hat.
Ja, diese Art von Frage kann auf viele Arten erklärt werden. Wir könnten auch denken, dass, wenn Strom durch R2 fließt, eine Spannungsdifferenz (aufgrund des Ohmschen Gesetzes) durch R2 entsteht. Der Kreuzungspunkt hätte also eine Spannung, die sich von GND unterscheidet (was nicht stimmt).

Logikschaltungen werden viel mehr durch Spannung als durch Strom betrieben - tatsächlich sind Eingänge in der CMOS-Logik im Wesentlichen offene Schaltkreise, sodass kein Strom in oder aus einem CMOS-Eingangspin fließt, außer während Signalübergängen.

Daher fließt in Ihrer Beispielschaltung bei geöffnetem Schalter kein Strom durch den Widerstand, sodass kein Spannungsabfall daran auftritt und der Eingangsstift hoch ist (bei oder sehr nahe an Vcc). Bei geschlossenem Schalter fließt Strom von Vcc durch den Widerstand und den Schalter auf Masse, sodass der Eingangsstift auf Masse gehalten wird.

Wenn Sie sich die Taste so vorstellen, dass sie auf der rechten Seite zwischen dem Eingangsstift und dem Erdungsstift der MCU angeschlossen ist, können Sie besser verstehen, warum der Strom durch die Taste fließt, die einen 0-Ohm-Widerstand darstellt, und nicht durch den Widerstand, der Widerstand leisten möchte der Stromfluss.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Stellen Sie sich das so vor: Der Strom wird geteilt.

Stellen Sie sich den Knopf als kleinen Widerstand vor, wenn er gedrückt wird, und als großen Widerstand, wenn er nicht gedrückt wird. Wenn der Knopfwiderstand kleiner als R2 ist, fließt ein größerer Teil des Gesamtstroms im Zweig durch ihn. Wenn der Knopfwiderstand viel größer als R2 ist, fließt weniger des Gesamtstroms im Zweig durch ihn.

Stellen Sie sich nun vor, der Widerstand des Knopfes nähert sich Null. Wenn es kleiner und kleiner wird, nimmt es immer mehr des gesamten Zweigstroms auf, bis im Wesentlichen kein Strom mehr durch R2 fließt.

Stellen Sie sich nun vor, der Widerstand des Knopfes geht gegen unendlich. Wenn er größer und größer wird, nimmt er immer weniger des gesamten Zweigstroms auf, bis keiner mehr durch den Schalter fließt.

Wenn Sie verstehen, dass ein geschlossener Schalter nahe bei Null Ohm liegt (aber niemals Null, es sei denn, wir sprechen von Supraleitern) und ein offener Schalter im Wesentlichen ein unendlicher Widerstand ist, werden Sie verstehen, warum der größte Teil des Zweigstroms wann durch den Schalter fließt es geschlossen ist, warum kein Strom durch es fließt, wenn es offen ist, und warum immer ein winziges Rinnsal Strom durch R2 fließt.

Ein idealer Schalter kann als Null-Ohm-Widerstand angenähert werden, aber in der Praxis gibt es bei einem geschlossenen Schalter immer einen kleinen Widerstand. Ein offener Schalter ist einfacher als unendlicher Widerstand vorstellbar, sodass kein Strom durch ihn fließt, wenn er offen ist (Luft ist ein ziemlich effizienter Isolator, es sei denn, die Spannung wird zu hoch ...)