Điện trở kéo lên - tại sao pin đầu vào được kéo xuống đất khi đóng công tắc? [đóng cửa]

Hãy nói 1là một pin đầu vào.

Vì vậy, khi công tắc là "TẮT" (mạch hở), đầu ra gần như bằng Vcc vì không có dòng điện. 1được kéo đến Vcc .

Khi công tắc là "BẬT" (mạch kín), 1được kéo xuống đất và có dòng điện giữa Vcc và mặt đất. Nhưng tại sao 1không được kéo đến Vcc khi mạch bị đóng? Giả sử Vcc là 5V , bao nhiêu điện áp đi đến 1khi đóng mạch?

Nếu 1được kéo xuống đất khi đóng mạch, điều đó có nghĩa là mặt đất có điện áp cao hơn Vcc trong trường hợp này?

CẬP NHẬT :
Tất cả các câu trả lời được đánh giá cao và tất cả chúng đều giúp ích. Cảm ơn rất nhiều cho những nỗ lực.

Trên thực tế, để làm bạn bối rối hơn ..

Một, hiện tại đang đi vào pin, và Zero là hiện tại ra khỏi pin. Đối với một bạn phải cung cấp dòng điện chính xác để duy trì đầu vào ở điện áp đủ cao. Đối với mức thấp, bạn phải trích xuất đủ dòng điện để giữ điện áp đầu vào đủ thấp.

Khi công tắc mở, một dòng điện nhỏ chảy vào chân 1 và cuối cùng kết thúc tại mặt đất thông qua thiết bị. Nếu điện trở không quá lớn, điện áp rơi trên điện trở sẽ nhỏ và điện áp ở chân sẽ gần Vcc, hay chính xác hơn, đủ cao trên ngưỡng logic mức cao.

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Khi đóng công tắc, rõ ràng dòng điện chạy qua điện trở xuống đất, nhưng có một đường dẫn dòng điện đồng thời khác từ Vcc qua thiết bị, ra khỏi pin, qua công tắc tiếp đất. Vì, với một công tắc, chân được nối cứng với mặt đất, điện áp ở chân sẽ bằng 0 volt so với mặt đất đó.

^{mô phỏng mạch này}

Lưu ý khi đóng công tắc, điện trở không có ích gì cho nguồn điện mà nó đang tiêu tán.

Đối với thiết bị TTL tiêu chuẩn (không phải là CMOS), dòng mức logic bằng 0 đi ra khỏi chân lớn hơn NHIỀU so với dòng cấp cao đi vào chân. Đối với các bộ phận CMOS, dòng điện mức cao và mức thấp gần như tương đương và rất nhỏ vì tất cả những gì chúng làm là duy trì điện tích hoặc thiếu điện tích trên điện dung đầu vào của thiết bị.

Như @MD nói, bạn có thể nghĩ về nó giống như một bộ chia tiềm năng:

Khi tắt công tắc, điện trở của công tắc sẽ rất cao (có thể lớn hơn nhiều so với 100Mohm).

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Nếu chúng ta sử dụng phương trình chia, chúng ta có thể tìm thấy điện áp ở đầu vào biến tần:

V = Vin * (R2) / (R1 + R2) = 5 * 100.000.000 / (10.000 + 100.000.000) = 4.9995V, về cơ bản là 5V.

Khi đóng công tắc:

^{mô phỏng mạch này}

Chúng ta lại có thể sử dụng công thức chia: V = Vin * (R2) / (R1 + R2) = 5 * 0,01 / (10.000 + 0,01) = 0,00000499V, về cơ bản là 0V.

Nhưng tại sao 1 không được kéo về Vcc khi mạch bị đóng?

Nếu bạn thích, coi công tắc đóng là một điện trở có giá trị rất thấp, có thể là 1 ohm hoặc thấp hơn. Bạn có thể xem trong biểu dữ liệu để có được điện trở tối đa cho công tắc bạn thực sự dự định sử dụng trong mạch của mình.

Bây giờ bạn có một bộ chia điện áp, và

Từ $R_{sw}$ là (chúng tôi giả định) khoảng 1 ohm và $R_1$ là 10 kilôgam, nếu $V_{cc}$là 5 V, chúng tôi nhận được khoảng 0,5 mV tại 1, thấp hơn ngưỡng cho mức logic thấp.

Để hiểu một cách trực quan, có thể hữu ích khi rút ra sự tương tự ống nước cũ . Vì vậy, hãy thay thế điện trong mạch của bạn bằng nước:

Dây của bạn bây giờ là vòi mà nước chảy qua. Vcc là một vòi kết nối với hệ thống ống nước nhà bạn. Mặt đất là một cống.

Các điện trở là một cuộn dây ống thực sự hẹp chỉ cho phép nước từ từ chảy qua. Công tắc là một van mà bạn có thể mở hoặc đóng. Cổng NOT, về cơ bản hoạt động như một cảm biến điện áp, giờ là đồng hồ đo áp suất nước.

Phần quan trọng cần nhớ về sự tương tự nước là đây: Dòng điện là dòng chảy. Điện áp là áp suất.

Bây giờ, trước tiên hãy xem điều gì xảy ra khi chúng ta mở vòi và đóng van. Tất nhiên, nước từ vòi sẽ chảy vào vòi cho đến khi đến ống hẹp. Các ống sẽ làm chậm dòng chảy của nước, và gây ra áp lực tích tụ trong vòi ăn vào nó, nhưng một số nước vẫn sẽ từ từ chảy qua. Dòng nước tiếp theo sẽ tiếp cận với van xả (và đồng hồ đo áp suất, được kết nối với cùng một vòi), nhưng vì van được đóng lại, nó không thể tiếp tục được nữa.

Vì vậy, áp suất trong vòi giữa ống và van sẽ từ từ tích tụ, cho đến khi nó trở thành bằng áp suất ở phía bên kia của ống (và với áp lực trong đường ống dẫn nước cho vòi). Tại thời điểm đó, tất cả nước sẽ ở cùng một áp suất, sẽ không còn dòng chảy nữa, và đồng hồ đo áp suất sẽ đăng ký một áp suất cao bằng với hệ thống ống nước trong nhà bạn.

Tiếp theo, hãy mở van xả. Bây giờ tất cả nước trong vòi giữa ống và van có thể chảy ra, và áp suất sẽ giảm.

Tuy nhiên, nước trong vòi giữa vòi và ống sẽ vẫn ở áp suất cao, và do đó sẽ bắt đầu chảy ra qua ống. Nhưng vì ống hẹp, nước không thể chảy qua rất nhanh và chỉ có một dòng nước chảy ra.

Và dòng nước nhỏ giọt đó sẽ ngay lập tức chảy ra qua van mở và chảy xuống cống, nhanh như chảy ra khỏi ống. Do đó, mặc dù dòng nước chảy ra từ ống, đồng hồ đo áp suất sẽ đọc xấp xỉ bằng không.