プルアップ・プルダウン抵抗計算ツール
GPIOの電流、論理しきい値、配線容量、タイミングからプル抵抗値を決めます。回路図を確定する前に実用的なE系列の値を比較できます。
配線構成
通常は抵抗でHIGHに保ちます。出力やスイッチが電流を吸い込むとLOWになります。
論理レベルとGPIOの制限
信号線と目標値
一般的なタイミング目安として入力周期の30%を使用します。データシートでより厳しいエッジ制限が指定されている場合は、そちらに従ってください。
安全な抵抗値の範囲
目標抵抗値は電流とタイミングの両条件を満たし、静的なLOW/HIGHレベルも規格内です。
公称抵抗値で、初期検討の両条件を満たせます。
安全なE系列の候補
定常時の論理レベルは適合
許容範囲マップ: 周波数×配線容量
周波数と配線容量の9条件を初期評価します。各セルにはその条件で安全なE24値を表示します。クリックすると詳細を確認できます。
これは初期検討用のRCモデルです。配線容量には全てのピン、配線、ケーブル、プローブを含めてください。そのうえで漏れ電流、抵抗許容差、出力抵抗、電源電圧範囲、EMC、使用デバイスのデータシートを確認してください。
デジタルインターフェイスガイド
信号レベルを保持できるプルアップ・プルダウン抵抗を選ぶ
バイアス抵抗は信号の既定状態を決めるだけではありません。抵抗値が小さすぎると反対の状態を駆動する回路に負担がかかり、大きすぎると配線容量で立ち上がりが遅くなります。両方の制約を満たす入手可能な抵抗値を選びます。
計算方法と前提条件
Rminは入力したGPIOの電流上限から安全側に算出します。RmaxはRC回路の電圧が論理しきい値を横切る時間から求めます。I²Cでは、選択したSm、Fm、Fm+、Hs、UFmのモードに30～70%の立ち上がり時間規定を適用します。Hsではコントローラのアクティブ立ち上がり補助を確認するよう警告し、UFmでは受動プルアップが適用できないことを説明します。LineScopeは公称点の周囲で周波数と容量を掃引し、余裕を可視化します。
確認すべき入力値
データシートの制限
VOL(max)、VOH(min)、VIL(max)、VIH(min)と適切な電流上限を入力します。同じGPIOでも電流を供給する能力と吸い込む能力は異なることが多いため、混同しないでください。
配線が実際に受ける静電容量
ピン、配線、ケーブル、コネクタ、プローブの容量を合算します。オシロスコープのプローブ、離れたモジュール、ケーブルの容量は、想定した配線容量を大きく上回る場合があります。
推奨手順
- 1プルアップ、プルダウン、オープンドレイン、浮く可能性のあるGPIO、I²Cからモードを選びます。I²CではSm、Fm、Fm+、Hs、UFmの規格モードを指定すると、周波数と立ち上がり時間の許容値が自動設定されます。
- 2RminからRmaxまでの範囲を確認し、調達可能なE12、E24、E96の推奨値を試します。
- 3LineScopeで最も厳しい条件の端点を選び、実機で許容差、漏れ電流、温度、電源電圧、信号エッジの波形を確認します。
例を読む方法
3.3 V、GPIO電流3 mA、容量100 pFなら、4.7 kΩの抵抗器には100 kHzで十分な余裕がある場合があります。ケーブルによって容量が2倍になり、バス周波数を400 kHzに上げると、LineScopeでは同じ抵抗値が立ち上がり時間の上限を満たさないと示されることがあります。その場合は抵抗値を下げるか容量を減らします。
この計算で代替できない確認
このモデルはRC特性の初期確認用です。漏れ電流、モジュール上の既設プル抵抗、抵抗の許容差、VCCの最小・最大値、トランジスタの動的抵抗、ノイズ、EMC、能動電流源を備えるHsコントローラの詳細は扱いません。UFmは受動バイアス抵抗を使わない一方向のプッシュプルバスとして扱います。
よくある質問
Rminの計算でVCC − VOLだけでなくVCCを使うのはなぜですか？
入力したGPIO電流を絶対的な上限として扱い、安全側の抵抗下限を選ぶためです。特定のVOLで保証されるIOLを使う場合は、その条件をドライバのデータシートと照合してください。
I²Cの立ち上がり時間を単純に周期の30%としないのはなぜですか？
I²Cではバスの動作モードごとに立ち上がり時間の上限が定められています。測定区間は電源電圧の30%から70%で、そのためツールはこのモードで0.8473RCという係数を示します。
参考資料
- 参照資料：GPIOと受信側入力のデータシート、バス容量・IOL・立ち上がり時間の制限を定めるI²C仕様、標準抵抗値系列のEIA/IEC 60063。
- 基板外へ出る接続や重要なインターフェースでは、最も厳しい温度と電源電圧での信号レベルを、低容量プローブで実測してください。
独自の学習資料です。2026年8月20日に技術的な明確さを確認しました。通電や製作の前には、データシート、適用規格、設計内容を必ず確認してください。