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Progettazione / Interfacce digitali

Calcolatore delle resistenze pull-up e pull-down

Dimensiona una resistenza di polarizzazione in base alla corrente GPIO, alle soglie logiche, alla capacità della linea e ai tempi. Confronta i valori pratici delle serie E prima di completare lo schema.

Configurazione della linea

Livello alto passivo: un’uscita o un interruttore impone attivamente il livello basso.

Limiti logici e del GPIO

V
V
V
mA
V
V

Linea e obiettivo

pF
kHz

Margine temporale generico: 30% del periodo inserito. Se la scheda tecnica dell’interfaccia specifica un limite più rigoroso per il fronte, usa quello.

Intervallo sicuro della resistenza

Pronto

La resistenza desiderata rientra nell’intervallo consentito dalla corrente e dai tempi; entrambi i livelli logici statici sono validi.

Rmin · corrente / tempo di salita1,1 kΩ
Rmax · temporizzazione37,39 kΩ
Resistenza desiderata4,7 kΩ

Un resistore nominale può soddisfare entrambe le condizioni preliminari.

Valori sicuri delle serie E

Fai clic su un valore per provarlo
Corrente al livello basso617 µA
Corrente nello stato opposto617 µA
Massima potenza statica del resistore1,789 mW
Costante di tempo RC τ470 ns
Tempo di salita RC1,034 µs
Tempo per raggiungere la soglia logica377,1 ns
Margine temporale3 µs

Livelli statici validi

Livello basso400 mV✓
Livello alto3,3 V✓
Rmin=VCCIGPIO,maxR_{min}=\dfrac{V_{CC}}{I_{GPIO,max}}
τ=RC,t10 ⁣− ⁣90=2.2RC\tau=RC,\quad t_{10\!-\!90}=2.2RC
tVIH=RCln⁡VCC−VOLVCC−VIHt_{VIH}=RC\ln\dfrac{V_{CC}-V_{OL}}{V_{CC}-V_{IH}}

Mappa di tolleranza: frequenza × capacità della linea

Una prima analisi di nove combinazioni estreme. Ogni cella mostra un valore E24 sicuro per quella frequenza e capacità; fai clic per esaminarne il risultato.

ProntoDa verificareNon sicuro
Frequenza della linea / Capacità totale della linea
×0.5 C
nominal C
×2 C
×0.5 f
nominal f
×2 f
Combinazione selezionatanominal f · nominal C
Condizioni applicate100 kHz · 100 pF
Esito della combinazionePronto

Questo è un modello RC preliminare. Includi la capacità di ogni pin, pista, cavo e sonda; poi verifica correnti di dispersione, tolleranza del resistore, resistenza di uscita, intervallo di alimentazione, EMC e schede tecniche dei dispositivi scelti.

Guida all'interfaccia digitale

Scegli una resistenza pull-up o pull-down che mantenga stabile la linea

Una resistenza di polarizzazione non serve soltanto a impostare lo stato predefinito. Se è troppo bassa, sovraccarica il driver che forza lo stato opposto; se è troppo alta, la capacità della linea rallenta il fronte. Lo strumento collega entrambi i limiti a un valore di componente effettivamente reperibile.

Metodo e ipotesi

Rmin è calcolata in modo volutamente prudente a partire dal limite di corrente GPIO inserito. Rmax deriva dal tempo necessario alla rete RC per attraversare la soglia logica; in I²C, lo strumento applica al profilo Sm, Fm, Fm+, Hs o UFm selezionato la convenzione sul tempo di salita dal 30% al 70%. Hs avverte quando occorre verificare l'assistenza attiva alla salita del controller, mentre UFm spiega perché non si usa una resistenza pull-up passiva. LineScope varia poi frequenza e capacità intorno al punto nominale per rendere visibile il margine.

Dati di ingresso da verificare

Limiti del foglio dati

Inserisci VOL(max), VOH(min), VIL(max), VIH(min) e il limite di corrente appropriato. Non confondere la capacità di erogare corrente con quella di assorbirla: spesso differiscono per lo stesso GPIO.

Capacità realmente vista dalla linea

Considera pin, piste, cavi, connettori e sonde. Una sonda dell'oscilloscopio, un modulo remoto o un cavo possono facilmente dominare la capacità della pista prevista.

Procedura consigliata

  1. 1Scegli la modalità: pull-up, pull-down, open drain, GPIO potenzialmente flottante o I²C. In I²C scegli poi Sm, Fm, Fm+, Hs o UFm; il profilo imposta automaticamente frequenza e tempo di salita ammesso.
  2. 2Leggi l'intervallo Rmin–Rmax, quindi prova il valore suggerito della serie E12, E24 o E96 più adatto ai componenti reperibili.
  3. 3Seleziona le condizioni limite più gravose in LineScope, poi verifica tolleranza, correnti di perdita, temperatura, alimentazione e forma dei fronti sull'hardware reale.

Come leggere un esempio

Con 3.3 V, corrente GPIO di 3 mA e 100 pF, una resistenza da 4.7 kΩ può lasciare un buon margine a 100 kHz. Se un cavo raddoppia la capacità e il bus passa a 400 kHz, LineScope può mostrare che lo stesso valore non rispetta più il limite del tempo di salita: occorre allora una resistenza minore o una capacità ridotta.

Ciò che questo calcolo non sostituisce

Il modello è una prima verifica RC. Non tiene conto di correnti di perdita, resistenze di richiamo già presenti sui moduli, tolleranza delle resistenze, intervallo VCC min/max, resistenza dinamica del transistor, rumore, EMC o dettagli di un controller Hs con sorgente di corrente attiva. UFm è trattato come bus push-pull unidirezionale senza resistenza di polarizzazione passiva.

Domande frequenti

Perché Rmin usa VCC anziché soltanto VCC − VOL?

Il calcolatore considera la corrente GPIO inserita come limite assoluto e adotta quindi un vincolo prudente. Se usi una IOL garantita a un determinato VOL, confronta sempre la condizione esatta con la scheda tecnica del driver.

Perché I²C non usa semplicemente il 30% del periodo?

I²C definisce limiti del tempo di salita distinti per modalità di bus. Si applicano tra il 30% e il 70% della tensione di alimentazione; per questo lo strumento mostra in questa modalità la costante 0.8473RC.

Riferimenti da consultare

  • Riferimenti del metodo: schede tecniche del GPIO e dell'ingresso del ricevitore; specifica I²C pertinente per capacità del bus, IOL e limiti del tempo di salita; EIA/IEC 60063 per le serie dei valori preferenziali.
  • Per qualsiasi interfaccia esterna alla scheda o critica, verifica i livelli alle condizioni peggiori di temperatura e alimentazione usando una sonda a bassa capacità.

Contenuto didattico originale, revisionato per chiarezza tecnica il 20 agosto 2026. Prima di alimentare o produrre il circuito, verifica sempre le schede tecniche, le norme applicabili e il progetto.