IC未使用端子処理のプルダウン/プルアップ抵抗

質問

2点質問させて頂きます。

1点目
ICの未使用端子処理は、抵抗を介してプルダウンまたはプルアップ抵抗を接続して下さいという記述を多々見ます。普段、10kΩを繋いでいるのですが疑問があります。

この抵抗はどれだけ小さくても、またどれだけ大きくても良いのでしょうか。理由も併せて教えて頂けないでしょうか。抵抗が必要な理由も理解できません。

2点目
常にHレベル入力 / 常にLレベル入力の端子は抵抗を介さずに電源ライン / GNDに繋いでも良いのではないでしょうか。そのような回路は見たことがないので問題があるためだと思いますが、何故なのでしょうか…。

以上、よろしくお願い致します。

回答No.3

joshua01 · ベストアンサー

こんにちは。

ごもっともな疑問と思います。私も悩んだことがあります。
2点まとめて回答してみましょう。
ポイントは、「基本的には、おっしゃるとおり、電源/GNDに直付けでよい。まあ、わずかながらの”消費電流”を考えると・・・」

　まず、プルアップ／ダウンの必要性はご理解のようですね。入力端子については、周囲の雑音（電磁波）により電圧が変動すると中にある（増幅または増幅同等の機能のある）回路が動作してしまい、それにより回路内部にさらなる雑音を発生させたり消費電流が大きくなったりするので、これを止めたいというもの。

　これを止めるためには入力端子の電圧を確定させればよいので、電源やGNDに直付けでも良いだろうというご意見はそのとおりで、質問者さんはご経験になっていないようですが、私は実用回路でもしばしば目にしています。（特にGNDに直付け。）

　さて、他方、抵抗を介してのプルアップ／ダウンも多いですね。これは、主に「消費電流」に関する次のような考え方によります。
・ICなどの入力端子が流れ出し型なのか流れ込み型なのかわからない
　話の単純化のためにバイポーラトランジスタ（FETではない旧来型トランジスタ）を前提にしてお話しましょう。
トランジスタにはPNP型とNPN型があり、いずれも入力端子は「ベース」と呼ばれますが、PNP型はベースから電流が流れ出そうとしており、大きく流れ出させる（Lo。GNDにつなぐ）とオンになります。
この際、入力端子回路そのもので電流（電力）を食うほか、内部の（少なくとも初段の）トランジスタも大きな電流を消費します。
NPN型では流れ込み型なので、入力電流を大きく流れ込ませる（Hi。電源ラインにつなぐ）と消費電流が大きくなります。
　このため、プルアップ／ダウンはPNPならアップ、NPNならダウンにしたいところですが、ICごとにいちいち内部回路（等価回路）を確認するのは大変。
　そこで、適当に抵抗をつないで妥協を図る・・・というのはご理解いただけるでしょう。
（消費電力を極限まで低下させる場合で量産品として社会的影響が大きい場合などはIC内部の等価回路まで確認してアップ／ダウンを決めます）

・抵抗値の適正な値は？
　さて、基本的には短絡（0オーム）でも良いので、抵抗値問題としては「どのくらい大きくできるか」・・・になりますね。
　抵抗を入れるのが妥協策である以上、最終的には消費電流と耐ノイズ性の妥協点であり、経験という面になってきますが、関係するのは「入力インピーダンス」になります。
「入力インピーダンス」は見かけ上の入力端子（とGND間）の抵抗で、通常はこれが極めて大きい故に端子電圧が「あばれる」ことになりますので、外付け抵抗はこれより十分に小さい必要があります。
　これも、結局はICごとに異なるので、最適な値というのは内部等価回路を知って決めることになりますが、もともと大した問題ではないので、経験的に多くのICが100kオーム～1Mオームのインピーダンスを持つことを前提に、それより十分小さい値として1k～10kオーム程度を選ぶ・・・というところでしょう。
　さらに、余談ですが、私は、自分で作った回路（装置）に後日、臨時のテストや修正、改造を加えることが多く、その際には配線が小さすぎてプルアップ抵抗を切り離すのに苦労することがあるので、大き目の10k～50kオームを選んでおきます。すると、プルアップ（hi）に固定したものを臨時にLo（GNDに短絡）したり、プルアップを放置したまま前段に別の回路を接続するといった無茶なことも可能です。（事前に短絡してあると変更の際は必ず切らなければならない）

　さてさて、いかがでしょうか。
私が見落としている理由もあるかもしれませんが、お役に立てば幸いです。

お礼

回答ありがとうございます。
ご自身の経験を絡めた回答で、大変参考になりました。抵抗を介するのは単に「おまじない」であると思っていた私には、内部回路によって理論付けられた結果であるという回答は目から鱗でした。

今後とも是非よろしくお願い致します。

回答No.2

DCI4

ICの未使用端子処理は、抵抗を介してプルダウンまたはプルアップ抵抗を接続して下さいという記述を多々見ます　普段、10kΩを繋いでいるのですが疑問があります。

★回答

入力　　　出力　　　IC内部プルアップあり　なし・・・・で　　処理がでちがいます。

また上記端子共用タイプもあります　ソフトで切り替わるとかあるわけ。　AD　DAもある。

ようは端子を　VDD　　GND　に処理するやり方は

処理をした時の
ICへの吸い込み電流　と電圧　　
ICから流れる電流　と電圧　　を考慮して決めるのが正解である

そのICのTYP値があるわけでそれに入ってる値ならよろしい範囲

範囲から　はずれると　　
電流くう
ノイズに弱い→入力端子オープンに近くなるから

・・・・・・おわり・・・・・・・・・・・・・・・

お礼

回答ありがとうございました。大変参考になりました。

回答No.1

koujikuu

未使用の入力専用ピンは、直接VCC又はGNDへ接続出来ます、（開放にするとH/L不安定になります）
但し双方向バッファ、マイコンのI/Oピンは、抵抗にてプルダウン、プルアップしないと
出力ピンに切り替わった時にショートします

抵抗値は低いと消費電流が増え（ドライブする出力ポートの負担が増える）、高いとノイズを拾いやすくなります

またI/Oピンは入出力できる電流の最大値があり規定範囲内に収める必要があります

お礼

回答ありがとうございました。