入門編1 ノイズと中立信号

少し回路が組めるようになった時、ふと疑問に沸く点があります。
マイコンの入力信号が無いとき、つまり何も繋げていない時はソフトウェア上では0か1かどっちで認識されているんだろう? また、オシロスコープを始めて触ったとき、何も繋がっていないのにこの信号は何?
何も繋がっていない時の信号を中立信号と呼んでいます。しかしネットで調べても色々な文献で調べてもそのような呼び方は見当たりません。 もしかしたら筆者との携わった人の間だけで知られた言い方かもしれません。正式な言い方で無いと分かっていても状況と中立信号という単語から伝わるのでずっとその言い方をしています。

それはさておき、その存在は上記の例からも認識しておく必要があります。

世の中にはさまざまな電波が飛び交い、周辺にはさまざまな家電や機器が稼働し、いたるところで磁界も発生しています。
つまりそれらの電波や磁界は製作している電子回路にも影響しています。 その影響している信号が中立信号の基であり、一般的にノイズと言われる信号です。

何も繋げていないオシロスコープに表示される信号はノイズであり、マイコンの場合はソフト上で確認してみるとONだったりOFFだったりして定まりません。
また、デジタル回路はHigh(1)Low(0)の信号で処理します。電源電圧が5Vとすると5VはHigh、0VはLowということになります。マイコンに供給される電圧がその中間2.5Vの場合、マイコンは「1なのか?それとも0?」と不安定な状態になってしまいます。

そこでマイコンなどのデジタル回路の入力に関して、「レベル固定(1か0)」や「ノイズの影響を排除」するためにプルアップやプルダウンという抵抗を入れます。

下図でINはマイコンへの入力、VCCは電源の(+)側、GNDは電源の(-)側に接続されています。

プルアップ抵抗では・・・
SWがOFFの時、INはVCCに接続されHighになっています。 INには電流は流れないので、Rにも電流は流れず、両端の電圧は等しくなっています。(VCCと同じ) SWをONにすると、INはGNDに接続されLowレベルになります。

プルダウン抵抗では・・・
SWとRの位置が逆になっていますね。
SWがOFFのとき、INはGNDと接続されています。 このときマイコンはLowレベルと判断します。

5Vの回路を組む場合、プルアップには4.7k〜10kΩ、プルダウンには1kΩがよく使用されます。

まとめ

プルアップ・ダウン抵抗によって0又は1をデフォルト値とし、回路の安定を図ります。その数値は基本値であって消費電力の考え方やまた人によっても変わってきますので、大丈夫かな?と思えばオシロスコープやテスターで確認する方がいいでしょう。

カテゴリーから探す


関西ドローン安全協議会修了済み

モバイルショップ

広告