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ほとんどこの分野に触れたことがないので大変初歩的な質問になると思います。

図1のような回路でプルアップ抵抗の値を決めたいと思っています。
B点での電圧を4.1Vとしたい場合について考えています。その場合、AB間での電圧降下は0.9Vとなります。

抵抗値×電流=0.9Vとなるようにプルアップ抵抗の値を決めるべきだと考えていますが、この抵抗に流れる電流が分からないため、決めるのは不可能ではないでしょうか?

抵抗値を決めてからやっと、V=IRより流れる電流が決まるため、それから再度流れる電流と抵抗を調節していって電圧降下が0.9Vとなるように設定するのでしょうか。どうぞご助力お願いします。



以下、理解の補足です。
・理解その1
ふつう、こういう場合は抵抗値を計算するためには、電圧降下と抵抗に流れる電流が決まっていることが前提だと考えていました。V=IRを計算するためには、この変数のうち2つを知っていなければならないからです。
また、例えば5V/2Aの電源を使った場合、マイコン周りは電源ラインからの分岐が多いため、この抵抗に2A全てが流るわけではないことも理解しています。

電源ラインからは「使う電流」だけ引っ張るイメージだと理解しているのですが、その「使う電流」が分からないため抵抗値を決定できません。(ポート入力電流の最大定格はありますが…)


・理解その2
理解その1で書いたように、抵抗値を計算するためには、電圧降下と抵抗に流れる電流が必要だと理解しています。図2を例に説明します。Rの値を決めたいとします。
CD間の電圧降下が5Vであることと、回路全体を流れる電流が2Aであることから、キルヒホッフの法則より簡単にRの値とそれぞれの抵抗に流れる電流が分かります。今回の例もこれと同じように考えられないのでしょうか。

「プルアップ抵抗値の決め方について」の質問画像
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A 回答 (5件)

NO1です。



スイッチがONした時に抵抗に流れる電流というのは、最大入力電流や最大入力電圧
という仕様から読めば良いのでしょうか。
→おそらくマイコンの入力端子の電流はほとんど0なので気にしなくてよいと思われます。
入力電圧は5Vかけても問題ないかは確認必要です。

マイコンの入力電圧として0Vか5Vを入れたいのであれば、抵抗値は、NO3の方が
言われているとおり、ノイズに強くしたいかどうかで決めれば良いです。
あとは、スイッチがONした時の抵抗の許容電力を気にすれば良いです。
例えば、抵抗を10KΩとした場合、抵抗に流れる電流は5V/10kΩ=0.5mAで
抵抗で消費する電力は5V×0.5mA=0.0025Wです。
1/16Wの抵抗を使っても全く余裕があり問題ありません。
しかし、100Ωとかにしてしまうと、1/2Wなどもっと許容電力の大きい抵抗を
使用しなければいけません。
まあ大抵、NO3の方が書かれている範囲の中間の、10kΩ程度付けておけば
問題にはならないのでは?
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。マイコン側への電流の流れ込みが気になる点でしたが、皆様の詳しい回答のおかげで疑問を解決することができました。大変勉強になりました。

お礼日時:2014/01/14 22:41

 標準的には10kです。


 抵抗値を大きくすれば消費電力が減る。しかし外来ノイズに弱くなる。
 抵抗値を小さくすれば省電力が増える。立ち上がり時間が短くなり、電気的には良好。

 スイッチ迄の線が長いのなら1k、配線が短く外来ノイズの影響が小さく省電力を狙うなら100k。

 と言う事で、1k~100kの範囲で選べば良いのです。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
抵抗値による特性の違いまで解説ありがとうございました。

お礼日時:2014/01/14 22:44

マイコンの入力は高インピーダンスなのでほとんど電流は流れません、無視してもさしつかえありません。


スイッチが解放状態の時、抵抗に電流は流れませんから電圧降下も発生しません。
100Ωだろうが100kΩだろうがB点の電圧は5Vです。
スイッチが接続状態の時は、抵抗値に関係なくB点の電圧は0Vです。
そもそも、4.1Vにしたい理由は何ですか?
プルアップ抵抗はハイレベル確実に確定させる目的で使用します。
つまり、スイッチが解放状態の時マイコンがハイレベルと認識出来る電圧~電源電圧以下の範囲の電圧がB点に印加されればOKです。
では、抵抗値の決め方ですが、「何Ωにしなければならない」という決まりや計算方法はありません。
経験とセンスで決めます。ノイズに強くしたければ低い抵抗を消費電力を抑えたければ高い抵抗となります。
スイッチが開閉能力以内の電流値であることも条件の一つです。
でも、この説明では何Ωにしたらいいかわかりませんよね。....
ずばり470Ω~22kΩ、外来ノイズをあまり気にしなくていいなら10kΩか22kΩ、気になるなら2.2kΩか4.7kΩくらい
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
ハイレベル確実に確定させる目的で4.1Vにしたいと考えていました。経験とセンスとは難しいです。

お礼日時:2014/01/13 21:42

 分からない値は無視できるように設計することです。

スイッチの操作により0~4.1Vを入力したいと言うことでしょうから、マイコン入力電流をあてにせずスイッチと並列に追加した抵抗で入力電圧を4.1Vに制限します。たとえば既設抵抗R1を400Ω、スイッチと並列に追加した抵抗R2を1.6kΩとすればスイッチ開で4V、その時電流は2.5mA。スイッチ閉で0V、電流は12.5mAです。2.5mAは単純なC-MOS入力電流の100倍以上でありマイコン入力電流はまず無視できると言うわけです。電源の容量が2Aであると言う数字は考える必要がありません。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
このような考え方もあるのですね、勉強になりました。

お礼日時:2014/01/13 21:36

何がしたいのか少し分からないところがあります。


デジタルマイコンの入力というのは、マイコンの
VCC(電源)入力ですか?
それとも、書いてあるとおりデジタル入力ですか?
通常デジタル入力はCMOSゲートで受けたりしますので、
消費電流はほとんど0です。

また、B点とGND間にスイッチがありますが、このこと
から、B点は0Vにしたり5V(4.1V以上)にしたいと
いう事ではないでしょうか?
マイコンのデジタル入力なら最大入力電流とか
最大入力電圧という仕様が書かれていないでしょうか?

ただ、単に入力電圧(B点)を0Vと5Vのどちらかに切り替えたい
なら、スイッチがONした時に抵抗に流れる電流を抵抗
の電力容量以下に抑えるだけの抵抗値を計算するだけで
良いのではないでしょうか?
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
デジタル入力を想定していました。仰る通り、B点は0Vにしたり5V(4.1V以上)にしたいという事です。

スイッチがONした時に抵抗に流れる電流というのは、最大入力電流や最大入力電圧という仕様から読めば良いのでしょうか。

お礼日時:2014/01/13 21:30

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