プルアップ、プルダウンに使用する抵抗について

質問

簡単な質問ですが教えてください。

プルアップ、プルダウンに使用する抵抗の意味を教えてください。
なぜ抵抗をシリーズにいれずそのまま電源またはGNDに落としてはいけない
のでしょうか？また、その定数をどのように決めているのかも教えてください。

初心者なので許してください。

回答No.3

kabasan · ベストアンサー

そもそも、プルアップ、プルダウンは何のためにあるのでしょう?
入力端子に外部から何も入力が無いときに端子のレベルをＨｉかＬｏｗに固定するものですね。レベルを固定しないとノイズによる誤動作、破壊、消費電流の増加を招くからです。

外部から何も入力しないのであれば、抵抗を使わず直接電源やＧＮＤにつないで一向に構いません。むしろ抵抗をつないだほうが、
・電源ライン（ＧＮＤ含む）からのインピーダンスが増えるのでノイズに弱い
・部品点数が増える
・最近のデバイスであれば入力インピーダンスが非常に高い　＝　電源ラインにつないでもほとんど電流は流れないので消費電流低減効果は無い

と、何か特別な理由が無い限りデメリットのほうが多くなります。
電源に過電圧がかかったとしてもＧＮＤにつなげば関係ありませんし、電源につないでいても入力端子と電源端子が同電圧になるだけですから、直接接続することが故障の原因にはなりません。

定数の決め方ですが、入力に何をつなぐのかによって決まります。
抵抗が大きすぎるとノイズに弱くなり、反応が遅くなります。逆に小さすぎると入力を加えた時の消費電流が増えます。あまり厳密ではなく、回路設計者が経験で無難な値にしています。ロジック回路なら４．７Ｋ～１０ＫΩ位が一般的ですね

例）
入力を４．７ＫΩで５Ｖの電源にプルアップする。入力はＨｉ。
その端子をスイッチでＧＮＤにつなぐ。入力はＬｏｗとなり、この時プルアップ抵抗に流れる電流（約１ｍＡ）は無駄な電力になります。

回答No.4

biwako

電流制限と、もしトランジスタなどの素子が故障でＣ,Ｅ間がショート状態になっても電源がＧＮＤと導通状態にならないように保護用とも聞きました。

回答No.2

tbrown

こんにちわ
抵抗を入れる意味ですが、Ｎｏ１の方が書かれていらっしゃるように、消費電流を減らすのが目的です（塵も積れば山となるです）。　またプルアップ、プルダウンだけを繋ぐ回路ならそれは入力端子の設定を目的に入れる意味で（例えばそこがＨなら、ある機能が有効になる、Lなら無効とかです）入れますので、殆どの集積回路は入力抵抗が高く直接電源やＧＮＤに接続しても、それだけで壊れることは無いでしょう。
ただし外来ノイズや、静電気の印加（手で触れた時等）、過渡電圧（電源投入時等の一瞬の異常な電圧）等での破壊を防ぐ為に、直接は繋がない方が安全です。

それから　ある素子から、ある素子へ繋がっている途中に入れるプルアップは、出力がオープンコレクターとなっている回路に入れることが多いです。これは電源電圧の異なる素子の通信に有効ですが、ここを直接電源に繋いでしまうとトランジスターのコレクター・エミッター間がショートするのと同じになりますので、簡単に破壊されます。

定数の決定の仕方ですが、使う素子のマニュアルに従って決めるのが一番安全です。　自分でトランジスター等で組み合わせて設計した回路では、壊れないように考えて決定します。

回答No.1

myeyesonly

こんにちは。それは確か流れる電流を制限する為ではなかったかと思います。
電流を制限する理由は、
1、回路全体の消費電流が増える。
2、大電流が出力回路で流れると、その出力電流を流してる素子(トランジスタ)が加熱して熱暴走を起こして破壊する。

で定数の決め方ですが、抵抗を入れてしまうと必ずそこで電圧降下が生じますので、その影響が出ない範囲でできるだけ大きめにという事ではなかったかと思います。

ちょっと数字には問題がありますが、話を簡単にするために例えば、10Vの電圧で動くデジタル回路なら、次の素子が5Vより上か下かで1か0という状態を判断する場合、これらの抵抗で5Vの電圧降下を生じてはいけないわけです。
ノイズ等をみて、許せる電圧降下を3V(つまり判断するのに7Vは欲しい)として素子を流れる電流を消費電力などから考えて、あるいは規格表でみて、10mAであれば、
3V／10mA＝300オームとなりますね。
アナログ回路でも考え方は基本的に同じです。