Стягивающий резистор

Всем привет!

У меня вопрос по поводу схемы, содержащей "стягивающий" резистор (pull down). Вопрос практически повторяет эту тему, но в ней так и не дали понятного мне ответа:
http://forum.cxem.net/index.php?/topic/164578-принцип-работы-подтягивающего-резистора-pull-down/
Надеюсь, что сообщество Амперки поможет понять эту тему.
Итак, у нас есть схема со стягивающих резистором:

Почему помехи, которые ловятся на правом конце разомкнутого ключа, при наличии стягивающего резистора и земли не создают напряжение на входе пина? Почему они все уходят в землю (вниз)? И правильно я понимаю, что под "помехами" понимается небольшой случайный положительный/отрицательный потенциал?

 

Создают, только очень очень маленькое.

 

Хорошо, но я так понимаю, что это напряжение получается сильно меньше по сравнению со схемой, где нет этой нижней части с резистором и землей (ну и соответственно на пине у нас всегда 0 получается). Почему так? Мне казалось, что эта "нога" - просто параллельная ветвь по отношению к ветке с пином. Поэтому напряжение должно быть одинаково на обеих ветках. Продемонстрирую на картинке (сорри за пейнт) :

Не понимаю, где ошибка в моих рассуждениях. У меня получается, что напряжение на пине не должно меняться при добавлении ветки с резистором и землей.

 

вот более правильная картинка

 

Согласен, про импеданс пина в курсе, просто не стал показывать его отдельно.
Но тем не менее это влияет только на силу тока, который проходит через эту ветку. Про напряжение все остается так же, как я описал выше (в моем понимании ). То есть вопрос остается открытым.

 

любое напряжение вызывает ток, и чем меньше сопротивление - тем больше ток - соответственно тем быстрее исчерпывается заряд и рассасывается напряжение. типа того. короче источник помех можно представить типа как еще одно Vcc, но подсоединенное к пину через очень большой резистор (то есть источник напряжения с очень большим внутренним (или выходным) сопротивлением. Уменьшенное входное сопротивление пина соответственно убивает этот источник.
Думаю кто-нибудь может лучше объяснить и правильнее, т.к. я сам не шарю

 

В любом случае спасибо) Подождем, может еще кто-нибудь ответит.

На счет этого я что-то не очень уверен. Мне бы формулы...

 

Вы неправильно понимаете, что есть пин. Для КМОП устройств в режиме входа это затвор входного полевика, в режиме выхода это стоки верхнего и нижнего выходных полевиков. Для ТТЛ это соответственно база и коллектор/эмиттер. КМОП вход управляется напряжением (ну или точнее зарядом затвора) и потому очень чувствителен к помехам, которые легко накидывают на него заряд, которому дальше некуда деваться.

 

Интересно, спасибо! Теперь картина более-менее складывается.
Согласно спецификации, в Ардуино Уно пины - это именно КМОП (по сути полевые транзисторы). Регулируются они, как вы написали, напряжением.
Я правильно понимаю, что на моих схемах не совсем верно указывать одну и ту же землю для веток с пином и со "стягивающим" резистором? Еще остается понять, почему помехи (заряженные частицы) при наличии дополнительной земли скорее побегут туда, а не на затвор КМОПа? Предполагается, что разность потенциалов будет гораздо больше между свободным концом ключа и землей, чем между между свободным концом и затвором КМОПа?

 

Да откуда у вас вообще берется какая-то вторая ветка? Нет ее.

 

Я обозначил так:

Вторую ветку я нарисовал по аналогии с этим объяснением для pull up резистора:
https://learn.sparkfun.com/tutorials/pull-up-resistors

 

Это в общем случае неверная аналогия, забудьте ее.

 

Ок, забыл. Но вопрос, к сожалению, все равно так и остался открытым. Вернемся к самой первой картинке в теме.

Почему при подключении земли помехи перестанут создавать неопределенность на затворе пина (почему напряжение Vout уменьшается до такой степени, что у нас определенно получается ноль на затворе)? Если ответ требует чтения литературы, посоветуйте, пожалуйста, какие книжки почитать.

 

Ответ на самой картинке. Потому, что весь "лишний" заряд, случайно накиданный на пин помехами, утекает через подключенный резистор 10кОм в "землю" и потенциалы пина и шины GND выравниваются.

 

Кажется, понятно, спасибо. Поправьте меня, пожалуйста, если в моих суждениях есть ошибка.

Когда у нас нет "земли", то помехи, которые ловятся на свободном конце ключа, могут по проводнику достигать затвора пина вследствие разности потенциалов/напряжения между свободным концом и затвором пина. Если это напряжение превышает определенный предел, то на цифровом пине фиксируется 1, если нет, то 0.

При добавлении "земли" у нас появляется точка, которая является собственно единственным местом, куда должны стекаться все помехи, которые ловятся на свободном конце ключа. Это происходит из-за того, что между свободным концом ключа и "землей" будет образовываться разность потенциалов сильно больше, чем между свободным концом и затвором пина. Так?

 

Общая точка на схеме у вас всегда есть, более того, вы отчасти свободны в ее выборе. Можете кинуть подтягивающий резистор на Vcc и у вас вместо "0" будет всегда фиксироваться "1". Ну, соответственно, кнопку в этом варианте нужно другим концом на противоположную шину (GND) подключать.

Вы что то постоянно придумываете лишние сущности. Возьмите вместо микросхемы с этим несчастным пином просто отдельный транзистор, смысл схемы не изменится.

 

напряжение помехи на том конце резистора, который не подключен к земле (и на всем что к этому концу резистора подключено), в принципе не достигает заметного уровня, т.к. источник этой помехи (наводки например) не обладает достаточной мощностью, чтобы поддерживать это напряжение на такой низкоомной нагрузке, как 10Ком например.

 

Как раз Larscliff предельно упрощает вопрос, сводя набор сущностей к напряжению, помехе, земле и концам. Взяли бы объяснили простыми сущностями.
Не то что вот это:

Lardcliff, дожимай тему, мне тоже не совсем понятно, почему напряжение будет меньше на пине. Или оно будет настолько кратковременным, что не сможет сделать 1 на этом пине, т.к. весь заряд уходит через резистор в землю?

 

ну вот допустим - 1 на пине это 1 вольт. при 1 вольте на пине ток через резистор 10К будет 0,1 мА. в большинстве случаев помеха, наведенная на ногу микросхемы + небольшой длины провод, подпаянный к этой ноге, в принципе не способна создать ток в 0,1 мА при напряжении 1 вольт (мощи не хватит) - таким образом напряжение, наведенное этой помехой на ногу, заземленную через 10К резистор, не сможет достичь 1 вольта в принципе. если приделать к ноге слишком длинный провод например, или увеличить какую-нибудь паразитную емкость, через которую течет помеха, то ситуация может измениться.

 

Хм, не совсем понятно, почему разность потенциалов будет больше? У земли нулевой потенциал и у пина также нулевой потенциал