[ 풀업 저항 ] Pull up resistor 을 선정 방법

 풀업 저항 선정하는 방법

풀업 저항 (pull-up resistor)은 전자 회로에서 특정 연결 지점, 라인의 전압 상태를 고정시키기 위해 사용한다.

pull up resistor의 역할

1) 논리 상태 유지

- 라인이 "플로팅" 상태 방지, 플로팅 상태는 회로 내에서 불확실한 동작

2) 노이즈 보호

-라인의 전압 상태를 고정하므로 외부 노이즈로부터 라인을 보호

3) 입력 핀의 기본 상태 설정

- 일부 MCU의 입력 핀은 전원을 켰을 때 초기 상태가 정의되지 않을 수 있음,  핀의 안정된 논리 상태로 유지하는 데 필요

 

4) 반응속도 조절

 - RC 시정수 (RC Time Constant ) 풀업 저항과 회로의 캐패시턴스로 형성됨!!

 -  저항 값 선택은 회로의 반응 속도와 전류 소모에 따라서 달라짐.

 - 높은 저항 값: 전류 소모 줄고 / 반응속 도가 느려짐

 - 낮은 저항 값: 전류 소모 높고 /반응 속도가 빨라짐 

pull up resistor 구하는 공식

풀업 저항의 값 R(PULL−UP)​ 구하는 공식
-VCC​는 전원 전압
-I(DESIRE)​는 원하는 풀업 전류 

*예를 들어, 3.3V의 전원 전압에서 0.7mA의 풀업 전류를 원한다면:
R(PULL−UP)​=3.3V/0.7mA​=4.7kΩ

 

* 기본 적인 공식 - 실제 설계에서는 다양한 요소로 인해서 다를 수 있음

대부분 사용는 pull up resistor의 값

1) 4.7kΩ (많이 사용)

 - 특히 I2C 버스와 같은 일부 통신 프로토콜에서 권장 값

2) 10kΩ

-  낮은 전류 소모와 좋은 노이즈 면역성이며 일반적으로 사용 

3) 2.2kΩ ~ 3.3kΩ

- 더 빠른 반응 속도나 더 높은 노이즈 면역성이 필요한 경우 이 범위의 저항 값을 선택

* 높은 저항 값 (예: 100kΩ)

 - 전력 소모를 최소화하려는 초저전력 응용 프로그램에서 사용될 수 있지만, 노이즈에 더 민감함.

Pull up resistor의 값 찾는 방법 ( Datasheet )

ex) emmc : MTFC8 GAMALHT 

emmc Pull up 저항 값

ex) Temperature Sensor : TMP116

Digital Temperature Sensor With SMBus- and I2C-Compatible Interface ( I2C Pull up 은 4.7 kΩ 범용적으로 사용)

TMP116 Pull up 저항 값

Pull up resistor의 값이 낮은 경우 (Current 값이 높음) 일어나는 현상

1) 전력 소모 증가

-  저항의 값이 낮으면 전류의 값은 증가하므로 전력의 소모 증가
2) 열 문제:

 - 높은 전류는 많은 열을 발생.
3) IC 손상의 위험

 - 연결된 IC의 핀에 과도한 전류가 흐르게 되면 IC가 손상
4) 라인의 동적 특성 변경

- 높은 전류는 라인의 전압 강하를 증가시킬 수 있어, 논리 레벨을 올바르게 감지하는 데 문제가 발생
5) 전원 공급 손상

- 전원 공급의 최대 전류 제공 할 수 있므로 손상

 

Pull up resistor의 값이 높을 경우 (Current 값이 낮음) 일어나는 현상

1) 느린 신호 상승 시간

-  라인의 용량성으로 인해 신호의 상승 시간이 느려지면서 더 높은 작동 주파수에서는 데이터 전송에 문제가 발생

2) 플로팅 상태의 영향

-라인이 플로팅 상태에 더 민감하며, 노이즈가 유입될 가능성이 높아지고, 불확실한 논리 상태를 초래

3) 노이즈 민감함

- 낮은 풀업 전류는 외부 노이즈에 더 민감하여 라인의 전압이 노이즈에 의해 쉽게 변함.

4) 오픈 드레인/오픈 콜렉터 출력의 느린 상태 전환

 - 오픈 드레인 또는 오픈 콜렉터 출력을 사용하는 경우, 풀업 저항이 크면 "HIGH" 상태로 전환하는 데 필요한 시간이 늘어날 수 있음.

5) HW 스위치 디바운싱(채터링) 문제

- 풀업 저항과 스위치를 함께 사용하는 경우 (예: 버튼 입력), 저항 값이 크면 디바운싱(채터링)  문제가 발생
 ( 디바운싱(채터링) 은 스위치를 누르거나 놓을 때 발생하는 빠르고 짧은 연속적인 on-off 신호. 신호를 잘못 인식할 수 있음)