Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Pullup Widerstände an Open-Kollektor Ausgängen


von Sebastian T. (sebi2020)


Lesenswert?

Auf der Seite Ausgangsstufen Logik-ICs wurde gesagt, dass man einen 
Pullup Widerstand am Ausgang benötigt um ein festgelegtes Potential zu 
haben, wenn der Ausgang nicht auf Masse gezogen ist (also daher der 
Transistor nicht durchgesteuert ist). Was ich nun an der Sache nicht 
verstehe ist: wieso das Potential nicht definiert sein sollte? Wenn man 
z.B. eine LED an den Ausgang klemmt und diese mit VCC verbunden ist, hat 
man doch ab dem Moment ein definiertes Potential??

Und dann war in diesem Artikel noch etwas über Tristate Ausgängen... Da 
verstehe ich auch nicht ganz, was bedeutet, dass der Ausgang Hochomig 
ist. Ich meine, wenn ein Transistor nicht durchsteuert ist der Ausgang 
doch auch Hochohmig (gesehen zur Masse). Oder?!

Gruß Sebastian

von Ina (Gast)


Lesenswert?

>Was ich nun an der Sache nicht verstehe ist: wieso das Potential nicht
>definiert sein sollte? Wenn man z.B. eine LED an den Ausgang klemmt und
>diese mit VCC verbunden ist, hat man doch ab dem Moment ein definiertes 
>Potential??

Ja, dann schon, vorher aber nicht. Ist das so überraschend für dich??

>Und dann war in diesem Artikel noch etwas über Tristate Ausgängen... Da
>verstehe ich auch nicht ganz, was bedeutet, dass der Ausgang Hochomig
>ist. Ich meine, wenn ein Transistor nicht durchsteuert ist der Ausgang
>doch auch Hochohmig (gesehen zur Masse). Oder?!

Also hast du es doch verstanden, oder??

von w4zuia4p (Gast)


Lesenswert?

Hallo Sebastian,

das sind jetzt aber mal viele Fragen, auf die man ganz viel antworten 
kann :-)


"Auf der Seite Ausgangsstufen Logik-ICs wurde gesagt, dass man einen
Pullup Widerstand am Ausgang benötigt um ein festgelegtes Potential zu
haben, wenn der Ausgang nicht auf Masse gezogen ist (also daher der
Transistor nicht durchgesteuert ist)."

=> Wenn der Ausgang als Open-Collector konfiguriert ist, gibt es nur 
einen Transistor, der gegen GND ziehen kann. Bei einer logischen 0 wird 
der Transistor durchgesteuert und tut genau das. Bei einer logischen 1 
wird der Transistor nicht durchgesteuert und beeinflusst somit den 
aktuellen Ausgangspegel (also der Pegel, der am Pin anliegt) nicht; er 
zieht ihn dann einfach nicht gegen GND.
Vereinfacht könnte man sich jetzt denken, dass auf dem Ausgang ja 
niemals ein Pegel größer als GND liegen kann, da hier keine 
Ausgangsstufe irgendwas gegen VCC treiben kann. Ob der Transistor jetzt 
gegen GND durchsteuert oder nicht, der Ausgang bleibt auf GND-Potential 
liegen.
Eigentlich. Jetzt ist es aber von µC zu µC verschieden, ob z.B. 
sogenannte "weak pullup's" existieren, die einen Open-Collector-Ausgang 
und/oder Eingänge mit einigen µA gegen VCC treiben. Da das aber 1. von 
Fall zu Fall verschieden ist und 2. dieser Strom starken Streuungen 
unterliegt und 3. das Potential sehr leicht durch z.B. Verschmutzungen 
verzogen werden kann, legt man bei einem Open-Collector-Ausgang (um 
einen digitalen Zustand erzeugen zu können) einen Widerstand vom Pin in 
Richtung VCC.
Dieser Widerstand kann jetzt SO ausgelegt werden, dass der gewünschte 
Spannungsquellen-Innenwiderstand herauskommt.
Beispiel: Logische 1 -> Der Pull-Up-Widerstand zieht gegen VCC mit 
seinem Widerstand als Spannungsquellen-Innenwiderstand, da der 
Transistor im µC nicht gegen GND zieht; Logische 0 -> der interne 
Widerstand zieht gegen GND, es stellt sich ein Pegel von etwas mehr als 
GND ein (V_CE,sat), abhängig auch vom Pull-Up-Widerstand).


"Und dann war in diesem Artikel noch etwas über Tristate Ausgängen... Da
verstehe ich auch nicht ganz, was bedeutet, dass der Ausgang Hochomig
ist. Ich meine, wenn ein Transistor nicht durchsteuert ist der Ausgang
doch auch Hochohmig (gesehen zur Masse). Oder?!"

=> Sprechen wir mal eher von "tristatefähigen Ausgängen". Das ist 
sinniger. Bedeutet erstmal nur, dass die Ausgangsstufe dieses µC-Pins 
drei Zustände erzeugen kann:
1. High-Pegel, als Push-/Pull-Endstufe mit Transistor gegen VCC 
durchgesteuert;
2. Low-Pegel, als Push-/Pull-Endstufe oder Open-Collector gegen GND 
durchgesteuert;
3. beide Transistoren nicht durchgesteuert. Dadurch wird der Pin 
hochohmig und dementsprechend "passiv". Existierende Pegel an diesem Pin 
werden dann (im Prinzip) nicht verändert. Es solle so sein, als wäre der 
Pin gar nicht an dieser Leitung angeschlossen.

Schöne Erklärungen gibt es z.B. in dem Datenblatt zum XC167. Dort sind 
alle Konfigurationen der Ausgangsstufe erklärt.

Hoffe, ein wenig geholfen zu haben.

von w4zuia4p (Gast)


Lesenswert?

-> der interne
TRANSISTOR zieht gegen GND, es stellt sich ein Pegel von etwas mehr als
GND ein (V_CE,sat), abhängig auch vom Pull-Up-Widerstand).

von Sebastian T. (sebi2020)


Lesenswert?

Ina schrieb:
> Ja, dann schon, vorher aber nicht. Ist das so überraschend für dich??

Also größten Teils hab ich verstanden, was du gesagt hast (w4zuia4p), 
aber meine Frage war ja, was ist wenn ich z.B. eine LED angeschlossen 
habe. Die LED ist mit dem höheren Potential verbunden und damit doch 
dann auch der Ausgang, oder nicht? Und ich meine, warum sollte ich einen 
Ausgang haben, den ich nicht beschalte? Bzw. um das weiter zu führen, 
wenn ich ihn nicht beschalte, wieso sollte ich mich drum kümmern, dass 
er ein eindeutig festgelegten Zustand hat? Wenn ich ihn nicht beschalte 
kanns mir doch egal sein. Schließlich will ich ja dann auch das Signal 
nicht auswerten...

Wenn ich noch einen extra Pullup Widerstand dazu schalte, jetzt als 
Beispiel bei der LED. Dann müsste man ihn doch auch immer so 
Dimensionieren, das die nachstehende Schaltung nicht groß beinflusst 
wird oder. Weil sobald ich doch dann z.B. die LED an VCC lege, hätte ich 
doch in diesem Fall eine parallel Schaltung von Widerstand und dem 
Vorwiderstand der LED + LED. Also hmm...

Ich störe mich auch ein bisschen an diesem Hochohmig. z.B. habe ich 
gelesen das Eingänge auch Hochohmig sind. Aber heißt den Hochohmig jetzt 
immer mit keinem Potential verbunden? Weil wenn ich jetzt (was auch 
immer) mit einem 1 Mega Ohm Widerstand versehe würde ich das auch als 
Hochohmig bezeichnen und trotztdem ist der Pin dann mit einem Potential 
verbunden...
Und wenn ein Eingang mit keinem Potential verbunden ist, wie soll er 
dann die Zustände High und Low erkennen? Ich meine er braucht doch 
irgend ein "Referenz-Potential".

Gruß Sebastian

von Bernd K. (bmk)


Lesenswert?

Sebastian T schrieb im Eingangspost:

>Auf der Seite Ausgangsstufen Logik-ICs wurde gesagt, dass man einen
>Pullup Widerstand am Ausgang benötigt um ein festgelegtes Potential zu
>haben, wenn der Ausgang nicht auf Masse gezogen ist

Auf den Punkt gebracht: Wenn man mit dem Ausgang (Open-Kollektor)
nichts machen will, braucht man auch keinen Pullup Widerstand.
Beispiel: Unbenutztes Gatter -> Ausgang bleibt frei.

Aber bereits wenn man den Ausgang gegen GND messen will,
geht das nicht ohne: Die Ausgangsspannung wäre so oder so Null.

Und ob man jetzt einen Widerstand nach VCC oder eine LED nimmt,
in beiden Fällen ist ein PullUp vorhanden, der eine messbare
Spannung liefert bzw. eine weiter verwertbare Ausgangsspannung.

Ich weiß jetzt nicht, ob das der Knackpunkt war oder Eulen nach Athen.

von Sebastian T. (sebi2020)


Lesenswert?

Bernd K. schrieb:
> Ich weiß jetzt nicht, ob das der Knackpunkt war oder Eulen nach Athen

Größten teils schon. Eine Frage die mir jetzt offen bleibt wäre, wie es 
aussieht, wenn ich an einen Ausgang einen Eingang schalte. Ich denke mal 
das ich in diesem Fall einen Pullup benötige, damit ein High anliegt, 
solange die Leitung nicht auf Low geschaltet ist, oder?

Und meine Frage wegen dem Eingang ist noch nicht so ganz schlüsssig 
beantwortet. Aber vielleicht sollte ich das in nem extra Thread stellen. 
Ich weis es nicht.

Also zum Eingang nochmal. Ein Eingang muss doch auch mit irgend einem 
Potential verbunden sein, oder? Im einfachsten Fall wäre für mich ein 
Eingang einfach ein Transistor an dessen Emitter GND liegt und an der 
Basis das Eingangssignal und an dessen Kollektor wieder das 
Ausgangssignal...
Aber somit ist der Eingang dann doch mit GND verbunden. Nagut nicht 
direkt oder? Also wenn er nicht durchsteuert ist er hochohmig, ist es so 
gemeint.
Ich muss zugeben, ich bin neu auf dem Gebiet.

von Uwe (Gast)


Lesenswert?

Also wenn man mit einel OC eine LED anteuern will kann man das mit einem 
Vorwiderstand an der LED machen und diese nach 5V Schalten denn bei 
durchgesteuerten Transistor fließt ein Strom und man braucht keinen 
Pullup für den gesperrten Zustand weil ja dann auch kein Strom fließt 
(sozusagen getastete Stromquelle). Mann kann die LED aber auch nach GND 
Schalten und über einen Widerstand leuchten Lassen der nach %V geht 
(sozusagen der Pullup), wenn man den Transistor durchschaltet geht die 
LED aus (also genau invertiert zu dem davor). Brauch man jedoch einen 
Spannungspegel um z.B. Signale von einem Bauelent zum anderen zu 
übertragen braucht man einen Pullup der bei ausgeschaltetem Transistor 
ein gültigen Pegel anlegt.
Aus einem Tristate kann man auch ein Open Collector bauen indem man den 
Eingang des Trisatates fest mit GND verbindet und mit dem Enable eingang 
durchschaltet oder nicht. Wenn man nicht durchschaltet liegt kein Pegel 
an und man könnte von diesem auch eine Spannung zurück lesen.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.