プルアップ

結線方法は、正論理と負論理の二種類があるが、ここでは、押されていない時に入力はHレベル、押された時にLレベル、という負論理(以下、アクティブ・ロー)で考えてみる。

この例では、INポートのラインに、抵抗を付けてV_CCへ繋げ、同時に、スイッチはGNDへ繋げる構成とする。この時、V_CCとラインの間に入れる抵抗をプルアップ抵抗といい、このような回路を作ることをプルアップする、という。

スイッチを繋げる場合、いくつかの工夫が必要である。

例えばもし単にGNDに繋げるだけだと、スイッチを押せばLレベルになるが、押されていない場合のレベルが不明である。これは、押されていない場合に「どこにも繋がっていない状態」になるからである。

これを、回路がオープンになるといい、この様な状態ではレベルが確定できないため入力が不安定になり、誤動作してしまう。

上の例では、スイッチがGNDに繋がっている。使用時Lレベルなので、未使用時にはHレベルになるよう、V_CCにも結線をすることになる。ただ、単に回路をV_CCに繋げるだけだと、スイッチが押された時にV_CCとGNDが短絡し故障してしまうので、抵抗器を挟む。これがプルアップ抵抗である。

こうすると、スイッチが押されていない時はGNDに対するラインは断線しているのと同じ状態なので、電流は流れない。

代わりに、抵抗を介してV_CCとCPUが繋がるので、INポートにはV_CCの電流が流れ込むことになる。

従って、押されていない時には、CPUから見るとHレベルの入力があるように見える。回路がオープンにならないため、入力も安定となる。

スイッチが押された場合、ラインには無抵抗でGNDに直結するラインが形成されることになる。

さて、電流は抵抗の低い方に流れる特徴があるが、CPUのINポートには意図的に抵抗器が組み込まれており、電流が流れにくいようになっている。

そこでこの場合、電流はCPUより抵抗値の低い側、つまりスイッチを経由してGNDに流れるため、このラインは0Vとなり、CPUのINポートはLレベルの入力があるように見えるわけである。