PIC の出力ピン(High) には電流は流れ込まない？

質問

PIC の出力ピン(High) には電流は流れ込まない？

プルアップ抵抗の勉強をしています。出力ピンがLow の時は内部でグラウンド接続となっていて、流れ込み電流がありますよね。
ではHigh の時、プルアップ抵抗により電圧が上がるわけですから、出力ピン側に流れ込むと思うんです。従ってPIC の内部ではHigh の時に逆流しないようにダイオード経由になっている、と考えて差し支えないのでしょうか？

そういう説明のされたサイトを見かけないので、誤ってますか？

回答No.1

noname#115788 · ベストアンサー

>プルアップ抵抗の勉強をしています。出力ピンがLow の時は内部でグラウンド接続となっていて、流れ込み電流がありますよね。

そのとおりですが、流れ込み電流ではなくて、吸い込み電流といいます。（sink current）

>ではHigh の時、プルアップ抵抗により電圧が上がるわけですから、出力ピン側に流れ込むと思うんです。

http://www001.upp.so-net.ne.jp/FITDESIGN/manu1.htm
上記のサイトの図で説明します。

「１－３　シンク電流・ソース電流」
のところの動作原理図で、SW1をHighSide、Sw2をLowSideといいます。スイッチにはMOS-FETが使用されています。
■　CMOS出力　LowSide：Nチャンネル、HighSide：Pチャンネル
■　トーテムポール出力　LowSide：Nチャンネル、HighSide：Nチャンネル
■　オープンドレイン　LowSide：Nチャンネル、HighSide：なし
オープンドレインの場合はただのスイッチなので、出力をHigh、LowではなくてON,OFFと通常よんでいます。大電流をsinkできるスイッチや、I2C等のデジーチェインの通信インターフェースに使用されます。

Highの時の状態は出力ポートの回路構成によって以下のようになります。
■　CMOS出力の場合
Highにすると、出力ポートが電源に接続されます。
■　トーテムポール出力の場合
Highにすると、出力ポートは電源に接続されます。
■　オープンドレインの場合
High（OFF）にすると高インピーダンス入力になります。

そういうことで、どれも電流は出力ポートには流れません。
Highの時の電流は電源→プルアップ抵抗が供給する訳ではないのです。

たぶん勘違いされているのは、プルアップおよびプルダウン抵抗といものは、「入力ポートに対して設定されるものである」といことを理解されていないからではないかと推測できます。最近の機能デバイスの多くが、部品点数を減らすためにICの入力ポートにプルアップ、プルダウン抵抗が組み込まれています。現在のデジタル回路のプリント基板ではプルアップ抵抗は見かけなくなりましたが、実はこっそりと入っているのです。

お礼

お返事誠にありがとうございます。また大変な量のご説明、感謝いたします。

私は出力ピンの電圧が電源電圧より何割か落ちているとの認識で、電位差により逆流するのではと考えていましたが、そもそもどちらも電源から繋がっている訳ですから、並列に抵抗が繋がっている（つまり合成抵抗が下がる）という意味で電圧がプルアップされるという理解に至りました。

内部抵抗が出力時はゼロに近く、入力時は非常に大きいという区別も理解できました。

また入力時は、実は電流はほとんど流れてこない（内部抵抗が非常に大きい）というのも新発見でした。というのも、入力ピンに常時電圧をかけておいて、外部スイッチでグラウンド接触するという定番のオンオフの仕組みにおいて、今までは電流の無駄遣いと思い込み高い外部抵抗を挟んでいましたが、これが高すぎると上手く行かなかったのです（100kΩとか）。グランド接地の時の為に抵抗を挟む必要はあるが、通常はこの抵抗は無くてもイイくらいなんですね。

■ でご説明いただいた部分は半分くらいしか理解できません。この辺りも含めて勉強したいと思います。
誠にありがとうございました！