Resistencias Pull up y Pull down

En esta publicación explicaremos de forma clara y fácil qué son y para qué se utilizan las resistencias Pull up y Pull down realmente útil en la electrónica digital tanto en integrados (por Ej: compuertas lógicas -AND,OR,XOR…) o en entradas de microcontroladores (Arduino) para evitar Ruido en esas entradas.

En algún momento te encontraras con estas definiciones, si no lo has hecho pronto lo harás, así que es preferible saber de qué se trata este tipo de resistencia especial.

La configuración Pull-Up y Pull-Down son resistencias colocadas en una forma determinada que establecen un estado lógico a la entrada de un circuito, siendo para Pull-Up un estado lógico alto y para Pull-Down bajo. De esta forma se evita falsos estados producidos por ruido eléctrico si dejáramos una entrada con un valor indeterminado.

Resistencias pull-up

Las resistencias pull-up son resistencias utilizadas en circuitos lógicos para asegurar un nivel lógico bien definido en un pin bajo cualquier condición.

Los circuitos lógicos digitales tienen tres estados lógicos: alto “1” lógico, bajo “0” lógico y flotante (o alta impedancia). El estado de alta impedancia se produce cuando el pin no se tira a un nivel lógico alto o bajo, sino que se deja “flotando”.
Las resistencias pull-up se utilizan para resolver el problema del microcontrolador tirando del valor a un estado lógico alto . Si no existiera la resistencia pull-up, la entrada estaría flotando cuando el interruptor este abierto y bajando sólo cuando el interruptor está cerrado.

Las resistencias pull-up son un tipo especial de resistencias; de valor fijo conectadas entre el suministro de tensión, normalmente +5V, y la llave apropiada, lo que resulta en la definición de la tensión de entrada o salida en ausencia de una señal de conducción.

Resistencias pull-down

Las resistencias pull-down funcionan de la misma manera que las resistencias pull-up, excepto que tiran del pin a un valor lógicamente bajo “0” lógico. Se conectan entre la tierra y la llave correspondiente de un dispositivo. Un ejemplo de una resistencia desplegable en un circuito digital. Entre la tensión de alimentación y la llave del microcontrolador se conecta un pulsador. En tal circuito, cuando el interruptor está cerrado, la entrada del microcontrolador está en un valor lógico alto, pero cuando el interruptor está abierto, la resistencia desplegable tira de la tensión de entrada hacia abajo hasta la tierra (valor lógico cero), evitando un estado indefinido en la entrada.

La resistencia pull down debe tener una resistencia mayor que la impedancia del circuito lógico, o de lo contrario podría ser capaz de bajar el voltaje demasiado y el voltaje de entrada en el pin se mantendría en un valor bajo lógico constante, independientemente de la posición del interruptor.

Valor adecuado de la resistencia de arranque

El valor adecuado para la resistencia de arranque está limitado por dos factores.

Disipación de energía: Si el valor de resistencia es demasiado bajo, una corriente alta fluirá a través de la resistencia de arranque, calentando el dispositivo y consumiendo una cantidad innecesaria de energía cuando el interruptor está cerrado. Esta condición se denomina “pull-up” fuerte y se evita cuando se requiere un bajo consumo de energía.

La tensión del pin : en el caso que el interruptor está abierto. Si el valor de resistencia a la tracción es demasiado alto, combinado con una gran corriente de fuga de la llave de entrada, la tensión de entrada puede ser insuficiente cuando el interruptor está abierto. Esta condición se llama tener un estiramiento débil. El valor real de la resistencia del pull-up depende de la impedancia del pin de entrada, que está estrechamente relacionada con la corriente de fuga del pin.

Una regla general es usar una resistencia que sea al menos 10 veces más pequeña que el valor de la impedancia de la llave de entrada. En las familias lógicas bipolares que operan a 5V, el valor típico de la resistencia de arranque es de 1-5 kΩ

Para aplicaciones de interruptores y sensores resistivos, el valor típico de la resistencia pull-up es 1-10 kΩ. En caso de duda, un buen punto de partida cuando se utiliza un conmutador es 4.7 kΩ.

Algunos circuitos digitales, como las familias CMOS, tienen una pequeña corriente de fuga de entrada, permitiendo valores de resistencia mucho más altos, desde alrededor de 10kΩ hasta 1MΩ. La desventaja cuando se utiliza un valor de resistencia mayor es que la respuesta de la llave de entrada a los cambios de voltaje es más lenta. Esto es el resultado del acoplamiento entre la resistencia de pull-up y la capacitancia de línea del cable que forma un circuito RC. Cuanto más grande es el producto de R y C, más tiempo se necesita para que la capacitancia se cargue y descargue y, en consecuencia, más lento es el circuito. En circuitos de alta velocidad, una resistencia de tracción grande a veces puede limitar la velocidad a la que la llave puede cambiar de estado de forma confiable.

Usos de las resistencias pull-up y pull-down

Las resistencias pull-up y pull-down se utilizan a menudo cuando se conecta un interruptor u otra entrada con un microcontrolador u otras puertas digitales. La mayoría de los microcontroladores tienen resistencias programables incorporadas para subir/bajar, por lo que se necesitan menos componentes externos. Es posible interconectar directamente un interruptor con estos microcontroladores. En general, las resistencias pull-up se utilizan con más frecuencia que las resistencias pull-down, aunque algunas familias de microcontroladores tienen disponibles tanto pull-up como pull-down. A menudo se utilizan en convertidores analógicos a digitales para proporcionar un flujo de corriente controlado hacia un sensor resistivo. Otra aplicación es el bus de protocolo I2C, donde se utilizan resistencias pull-up para permitir que un solo pin actúe como entrada o salida. Cuando no está conectado a un bus, el pin flota en un estado de alta impedancia. Las resistencias desplegables también se utilizan en las salidas para proporcionar una impedancia de salida conocida.
En Arduino podemos usar una resistencia de arranque a las entradas digitales mediante un simple código. Simplemente poniendo un pin en modo INPUT_PULLUP con la instrucción pinMode. Es muy sencillo y nos evitará tener que añadir más elementos a nuestros circuitos.