erstellt 03.04.2022
PullUp / PullDown
In der Elektronik hört man des öfteren die Begriffe "PullUp" oder "PullDown" meist im Zusammenhang mit Widerstände, Was es genau damit auf sich versuche ich hier einmal zu erläutern.
Insbesondere in der Digitaltechnik aber auch in der Analogen Technik gibt es eine menge Bausteine die Daten verarbeiten. Diese Bausteine benötigen zum korrekten arbeiten an den Eingängen und teilweise auch an Ausgänge genau definierte Spannung Zustände und die errecht man mit diesen PullUp/PullDown Widerstände.
Am Beispiel soll es einmal verdeutlicht werden. Wir nehmen ein AND-Gatter aus der Digitalverarbeitung ,dessen Funktion ist es den Ausgang auf +5 Volt zu schalten sobald beide Eingänge auch jeweils +5 Volt haben.
	Öffnet man nun beide oder auch nur einen der beiden Schalter geht die Led aus. Das sollte auf jeden Fall unser Ziel sein. Dies funktioniert aber nicht immer. Nun sind diese Bausteine so konstruiert, das der Ausgang erst umschaltet wenn der Eingang, oder eben beide Eingänge einen genau festgelegten Spannungspegel aufweisen. Diese Spannungspegel sind zwar genau festgelegt, aber dennoch unterschiedlich in ihrer Höhe bei den vielen unterschiedlichen Baustein Familien. Bei den TTL IC's die alle mit einer Betriebsspannung von 5 Volt arbeiten sieht der Pegel folgendermaßen aus. Alle Eingangsspannungen unter 0.8 Volt werden als 0 erkannt und alle die über 2 Volt sind werden als 1 erkannt. Dazwischen ( Schraffierter Bereich)  befindet sich ein Bereich der undefiniert ist und der Baustein nicht genau weiß wie er diesen Bereich interpretieren soll. Er kann ihn als 1 erkennen sowohl auch als 0. Und weil es wie überall auch hier Toleranzen gibt ist es dem Baustein nicht mehr möglich eine genaue Aussage zu treffen. Möglich ist es auch das der Baustein eine Spannung im undefinierten Bereich mal als 1 und mal als 0 erkennt. Das ist in der Elektronik , insbesondere in der Datenverarbeitung natürlich ein unhaltbarer Zustand. Außerdem wirken die Eingänge wie Antennen die auch Spannungsänderungen aus der Umgebung einfangen und dadurch ihren Pegel ändern.
Also muss dafür gesorgt werden das die Spannungspegel Zustände annehmen die genau als 1 oder 0 erkannt werden. Dies erreicht man dadurch das zusätzliche Widerstände ( R1 und R2) eingesetzt werden. Betrachtet man beispielsweise Eingang 1 bei geöffneten Schalter S1 so ist der Pin 1 des AND Baustein nun auf Masse gelegt und nimmt damit einen genau definierten Zustand von 0 ein. Wird jetzt der Schalter S1 geschlossen so ist Pin 1 auf Plus gelegt und nimmt damit ebenso einen genau definierten Zustand von 1 ein. Setzt man einen Widerstand nach Masse ein, spricht man von einen "PullDown" Widerstand setzt man ihn nach Plus ein spricht man von einen PullUp Widerstand. Je kleiner diese Widerstände sind umso eindeutiger die Zustände allerdings fließen dadurch bei geschlossenen Schalter auch unnötige Ströme die man natürlich zu vermeiden versucht. Realistische Werte bewegen sich zwischen 10 und 100 KOhm.
Noch wichtiger sind diese PullUp/PullDown Widerstände in Schaltungen mit CMOS Bausteinen oder Mikroprozessoren weil diese einen besonders hohen Eingangswiderstand besitzen und damit empfindlicher auf Elektromagnetische Felder reagieren.
Aber auch an bestimmte Ausgänge von Schaltungen werden PullUp Widerstände benötigt. Man stelle sich vor die gleiche Schaltung allerdings steuert der Ausgang zunächst einen Transistor als Verstärker an. Nun haben diese Ausgänge oft einen sogenannten offenen Kollektor.
	Das bedeutet das wenn ich eine Led , natürlich mit Vorwiderstand anschließe diese leuchtet. Weil diese Schaltung aber einen offenen Kollektor aufweist, muss diese Led gegen den Pluspol angeschlossen werden. Möchte ich die Leuchtdiode aber gegen Minus anschließen, wie im folgenden dargestellt.
wird die Leuchtdiode nicht mehr leuchten, weil sie einerseits auf GND liegt und andererseits über den Transistor auch auf GND liegt. Da spielt es auch keine Roller ob einer der Schalter S1 oder S2 geöffnet ist. In diesen Fall ist es wieder erforderlich einen zusätzlichen PullDown Widerstand an zu schließen.
	Mit dem PullDown Widerstand leuchtet die Leuchtdiode wenn einer der Schalter geöffnet ist. weil sie über den PullDown mit Plus verbunden ist und der Transistor dann gesperrt ist.
Aktualisiert 09.04.2022