電源直結 or プルアップ

質問

マイコンの空端子処理やデータラインなどでプルアップまたはプルダウンすることがありますが、抵抗を介さずにＧＮＤまたは電源に直結して動作モード設定を行うようなＩＣ等もあると思います。

このような電源やＧＮＤに直結してもよい端子としてはいけない端子はデータシートのどの項目を見れば判断できるのでしょうか？
また、電源やＧＮＤに直結してモード設定を行っているようなＩＣの端子にプルダウン、プルアップ抵抗を使用すると逆に問題になるのでしょうか？
以上、よろしく御願いいたします。

回答No.2

info22 · ベストアンサー

入力端子はすべて底インピーダンスで論理的に論理（LまたはH）を確定しておかないといけません。使わない入力端子は負論理入力（上に否定のバーのある記号の端子や丸の付いた端子）はHレベルに接続します（Vcc,Vdd=ICの電源に直結または1k～10kΩ位でVccなどにプルアップ）。使わない正論理の入力端子は動作に影響しないようにHレベル（Vcc,Vdd=ICの電源に直結または1k～10kΩ位でVccなどにプルアップ）またはLレベル（ICのGNDに接続）しておきます。
特にCMOS（NMOS）のICの入力端子は、放置すると静電気で壊れたり雑音で動作してパワーを消費するので、必ずHレベルまたはLレベルの出力（Vcc,Vdd=ICの電源に直結または1k～100kΩ位でVccなどにプルアップ。またはICのGNDに接続）や他の出力や他の入力に接続して入力端子が開放状態にならないようにしておきます。
リセット端子や割り込み端子などの入力端子は、オープン端子（ワイヤードOR接続）については、出力端子はオープンコレクター(O/C)やオープンドレイン(O/D)の出力（通常負論理）になっていますので、まとめて接続し10k～100kΩ程度の抵抗でVccにプルアップして使います。言い換えれば、オープンコレクターやオープンドレインの共通線が入力される負論理入力端子は抵抗（一箇所でまとめた入力端子の付近）でプルアップして入力します。
プリント基板の入力端子も静電気で壊れる場合があるので、基板の入力コネクターの近くで100k～1MΩ位のアレイ抵抗でプルアップしておきます。あるいはLSTTLなどのMOSでないICのバッファーをかませてから基板内に信号を送ります。

また、アドレスバスなど３ステート出力や３ステート入出力端子を接続した共通バスの配線は100k～1MΩのアレイ抵抗でラインごとにプルアップ（３ステートバスのライン毎、一箇所だけでプルアップ）しておきます（静電気破壊防止や論理レベル確定の意味）。
未使用出力端子は放置しても構いません。

>このような電源やＧＮＤに直結してもよい端子としてはいけない端子はデータシートのどの項目を見れば判断できるのでしょうか？

信号端子（入力端子、出力端子）をデーターシートから、入力端子か出力端子か、負論理か正論理か、出力がO/CかO/Dか３ステートがバス接続して使われる信号線か、大きく分類して、上述したように、それぞれの端子を処理をすれば良いですね。

>電源やＧＮＤに直結してモード設定を行っているようなＩＣの端子にプルダウン、プルアップ抵抗を使用すると逆に問題になるのでしょうか？

電源やGNDにはスパイク上のノイズが乗っていたりしますので、直結すれば全く影響がないとはいえません。リセットやプリセット入力端子などのような場合はスパイク状のノイズをRC回路で除いてから入力したりします。
また、電源投入時のマイコンの信号の入力順などがある場合があり、プルマイコンの起動時に安定した動作からスタートできるように、プルアップ抵抗回路も、RC回路などで時間遅延させるなどの対応が必要になったりします。データーシートのタイミングチャートで各入力端子に信号を加えるタイミングの遅延時間を調整します。通常は起動時にマイコンが正常に動作するまでの時間は回路的にリセットがかかるようにプルアップ回路や遅延回路を構成しておきます。正規の製品のマイコン回路を複数参照すれば、どのような回路になっているかは分かるかと思います。

（できるだけ多くの専門家が設計したマイコン回路の設計図・回路図を沢山見るようにして下さい。）

お礼

御回答ありがとうございます。
>LSTTLなどのMOSでないICのバッファーをかませてから基板内に信号を送ります

ＴＴＬもＣＭＯＳも関係なく考えていました。
ＭＯＳでは注意を払わないといけないのですね。
消費電力に影響することも考えたことがありませんでした(^^;;

大変参考になりました。
ご丁寧にありがとうございます。

回答No.1

graycat000

プルアップ抵抗は入力が開放されている時に論理値を固定するために使われます．

プルアップ抵抗で与える論理値は，正規の入力信号がくると無視されますから，頻繁に入力を接続したり開放したりする回路で使います．コネクタなどの処理ですね．

電源に直結した場合はどのような入力信号も与えられなくなります．電源直結したピンの論理値を後から変えることはできません．ICの起動ピンなどはこれでよいと思います．

用途によってプルアップか直結かを選びます．

抵抗挿入のもう一つの観点として，ICの入力抵抗があります．
ICの入力抵抗がきわめて低い場合は，電流制限用の抵抗を入力ピンと電源の間に挿入します．が，これはプルアップ抵抗とは呼びません．回路の形は同じなのですが，挿入する理由が異なります．

電流制限抵抗を入れる場合の判断基準はICの入力抵抗です．たいていのICの入力抵抗は極めて高いので直結で問題ないのですが，まれに低い場合があり，その場合は入力抵抗と最大許容流入電流から，電流制限抵抗の値を決定して挿入します．挿入しないと電源やICが破壊されてしまいます．

電流制限抵抗が必要なピンは特殊な上に重要なので，これはデータシートに必ず載っているはずです．

電流制限抵抗が不要なピンに抵抗を挿入しても，そのピンの入力抵抗は高いはずですから，電圧は正しく印加され，ICは動作します．無駄な労力かもしれませんが．

お礼

御回答ありがとうございます。
ＩＣの入力抵抗については勉強になりました。
なんとかのひとつ覚えですべてをプルアップ抵抗と読んでいました。

大変ありがとうございました。