[기본 - 1] Pull-up / Pull-down 저항
학부&회사 일 하면서 대충 직감으로만 이해하고 있던 "Pull-up / Pull-down 저항"에 대해 제대로 이해하고자 정리를 해본다. (이해는 핑계고 나는 설명 잘해주는 동기형 & 선배님한테 설명을 들어도 또 까먹어서 메모해놔야 함;)
| 차례 0) 플로팅 현상 1) Pull-up / Pull-down 저항이란? 1-1) Pull-up 저항 1-2) Pull-up 저항 2) 정리 |
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0) 플로팅 현상
디지털 회로에서 디지털이라는 이유가 붙는 이유는 회로가 2진수 즉, 1과 0이 근본이 되어 동작하기 때문이다. 단순하게 생각하면 디지털 회로에선 1이나 0이 회로의 input이 되고 ouptut은 우리가 회로의 logic을 어떻게 짜냐에 따라 결정된다. (매트릭스에서 01010101 계속 나오는게 ㄹㅇ 전자회로 근본을 잘 표현해준 거임)
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'만약 회로의 input이 제대로 안 들어오면 어떤일이 일어날까?' 당연히 우리가 짠 logic대로 회로는 output을 내주지 않을 것 이다.(회로는 진짜 정직함. 만약 뭔가 동작이 잘 안된다면 본인 스스로를 의심해보시길 ㄹㅇㄹㅇ) 원하는 시점에 input값을 잘 잡아줘야 하는건 매우 중요한 일이다. 아래와 같은 상황을 함 봐보자
전자회로에서 1은 5V, 0은 GND(일반적으로)값을 상징적으로 나타낸다. 위 상황에서 스위치가 연결된다면 input 단은 '오 배선 너머로 gnd가 보이네? 그러면 값은 0이군ㅋ' 라고 판단을 하겠지만, 만약 스위치가 연결이 안되어있다면?
input단에는 5V도 아닌, GND도 아닌 아무 값도 아닌 전압이 입력이 될 것이고, 이것을 input단에 놓여있는 어떠한 소자는 이 값을 1, 0로 판단을 할 수가 없다(이를 unknown값이라 하고 'x'라고 표현함). 이 상태를 아무것도 연결되지 않은 채로 붕 떠있다는 의미로 플로팅(Floating) 현상이라고 한다.
플로팅 현상은 외부 상황 (정전기, 관련된 배선/소자의 값에 변화에 의한 노이즈 등등,,)에 의해 1과 0을 왔다갔다 하기 때문에 회로에 오동작을 유발한다. 그러면 이를 어떻게 해결할까?
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1) Pull-up / Pull-down 저항이란?
input값을 default로 잡아주는 역할을 하는 놈들이 저항이고, 저항을 voltage source에 다는지, ground source에 다는지에 따라 Pull-up / Pull-down 저항으로 나뉜다. 저항이 어떻게 스위치가 열려있거나 닫혀있거나에 상관 없이 default 값을 잡아주는지는 백날 글로 설명해봐야 나도 모르므로 저항 종류별로 나눠서 그림으로 보면 이해 될거임.
우선 Pull이라는 단어는 당겨준다의 의미가 있다. 그걸 이제 어디서 댕기냐에 따라 풀업/풀다운이 됨.
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1-1) Pull-up 저항
source쪽에 저항을 달아주면서 스위치가 닫혀도 source의 전압값을 끌어올 수 있다(저항이 없으면 전류가 안흘러 source값을 못끌고 옴). 만약 5V source를 사용한다고 가정해보자.
스위치가 닫히면 (왼쪽 그림) source의 전압값이 그대로 gnd로 흐르므로 input에는 값이 들어가지 않게 되고 input 단은 '값이 없으니 입력값이 0이군' 이라 판단한다. 반대로 스위치가 열리면 (오른쪽 그림) source의 전압값이 저항을 타고 흘러 input단에 들어가게 되고 input단은 '5V 값이 들어왔으니 입력값이 1이군' (정확히는 5V보다 약간 작겠지만) 이라고 명확하게 판단을 할 수가 있는 것이다.
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1-2) Pull-down 저항
마찬가지로 ground쪽에 저항을 달아주면 Pull-down 저항이 된다.
스위치가 닫히면 (왼쪽 그림) source의 전압 값이 switch 저항을 타고 input단으로 흘러가고 input단은 '5V값이 들어왔으니 입력값은 1이군'이라고 판단하고, 스위치가 열리면 (오른쪽 그림) 전류가 없고 어떠한 전압값도 안들어오므로 명확히 0이라는 판단이 가능하다.
Pull-up 저항 회로는 평상 시 input값을 1로 받고,
Pull-down 저항 회로는 평상 시 input값을 0으로 받아 플로팅 현상을 해결한다.
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2) 정리
저항이 추가되어 회로의 영향을 주면 안되기 때문에 일반적으로 전류가 수 mA가 되도록 해야하고, 따라서 수 kΩ 정도의 저항을 사용한다.
보통 풀업 저항이 풀다운 저항보다 노이즈에 강하기 때문에 풀업 저항을 사용한다. (왜 인지는 파기 시작하면 엄청 심오한 내용이 될 것 같아 아직 접근 할 엄두가 안남ㅎ;)
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이상.