Pull up 저항 크기의 영향

Pull-up 저항 값이 100 Ω 인 것과  100 kΩ 인 경우  회로 동작에 어떤 영향을 및치는가 ?

전류 크기 / 속도 / 노이즈 / 전압 레벨 안정성에 영향을 미친다.

아래에서 차근차근 비교해볼게.

 

Pullup 저항은 Open-Drain 회로에서 다음과 같이 사용된다.  

Vcc ──[ pullup 저항 ]── 신호선 ── 트랜지스터 → GND

• 트랜지스터 OFF → 전류 없음 → 신호선 = High (Vcc)
• 트랜지스터 ON → 전류 흐름 → 신호선 = Low (≈0V)

 

트랜지스터 OFF (High 출력)

• 신호선은 GND와 끊김
• 전류 흐를 길이 없음
• Pull-up 저항에 전류 = 0
• 신호선 전압 = Vcc

트랜지스터 ON (Low 출력)

• 신호선이 GND와 연결됨
• Pull-up 저항 양단에 전압이 걸림 (Vcc – 0V)

  저항을 통해 전류가 흐름.  Vcc → Pull-up R → 트랜지스터 → GND  

 

트랜지스터가 on이 되었다면,

pull up저항값이 작은경우 → 저항에 흐르는 전류가 크다.

pull up 저항값이 크면 → 저항에 흐르는 전류는 작다.

 

 

 

1. 손상 위험

R = 100 Ω이면, Vcc = 3.3 V 기준

I = 3.3V / 100Ω = 33 mA

 

MCU 핀의 최대 싱크 전류(보통 10~20 mA)를 넘기기 쉬움 → 핀, 칩, 배선 손상 위험

R = 100 kΩ이면, 

I = 3.3V / 100kΩ = 33 μA → 안전함

 2. 신호 전압 안정성

저항이 작으면 (100 Ω)

• 전류가 크기 때문에, 노이즈가 신호를 흔들기 어려움

👉 Low/High 레벨이 매우 안정적

저항이 크면 (100 kΩ)

• 전류가 거의 없으므로
• 약한 잡음에도 신호 변동 가능

👉 노이즈에 약함. 특히 긴 배선 / 잡음 많은 환경에서 영향 큼

 3. 신호 상승 속도 (rise time)

라인에는 항상 기생 커패시턴스(C)가 있음

τ = R × C  이값이 크면 High로 올라가는 속도가 느려짐

예시: C = 50 pF

R = 100 Ω

 

τ = 100Ω × 50pF = 5 ns

👉 거의 즉시 High

R = 100 kΩ

 

τ = 100kΩ × 50pF = 5 μs

👉 엄청 느림

고속 통신에 큰 문제 발생

예:

• I²C 칩의 통신속도가 400 kHz(= 2.5 µs/half-period)인 경우
  → rise time이 5 µs이면 I2C 통신속도 만족 못함. 

4. 소비 전력

100 Ω인 경우 Low일 때

 

P = V × I = 3.3V × 33mA ≈ 110 mW

👉 단일 라인에서 이 정도면 부담 큼

100 kΩ인 경우 Low일 때

P = 3.3V × 33µA ≈ 0.1 mW 미만

👉 거의 무시 가능

 

적정값은 보통?

디지털 통신에서는 보통

용도범위

MCU GPIO	4.7 kΩ ~ 47 kΩ
I²C (표준)	2.2 kΩ ~ 10 kΩ
고속 I²C	1 kΩ ~ 4.7 kΩ
버튼 입력	10 kΩ ~ 100 kΩ

 

✔ 100 Ω pull-up

• 전류 매우 큼 (수십 mA), 핀/칩 손상 위험, 빠름, 안정적이지만 비효율적
• 거의 사용하지 않음

✔ 100 kΩ pull-up

• 전류 매우 작음, 저전력, 느림, 노이즈에 약함
• 저속 입력 신호에 적합, 고속통신에는 부적합