Las entradas digitales en microcontroladores, FPGAs o sensores necesitan una referencia estable de nivel lógico cuando el pulsador o dispositivo externo está abierto. Para lograrlo usamos resistencias pull-up y pull-down. Saber cuándo elegir cada una evita lecturas erráticas y consumo innecesario.

Qué hace una resistencia pull-up

Una pull-up conecta la entrada a (V_{CC}) mediante una resistencia. Cuando el botón está abierto la entrada lee un “1” lógico; al cerrar el contacto hacia tierra, la corriente fluye a través de la resistencia y el nodo cae a “0”.

Ventajas principales:

  • Permite usar interruptores a GND, que suelen tener menos ruido.
  • Compatible con buses open-drain/open-collector (I²C, 1-Wire).
  • Protege el pin ante cortos accidentales a tierra limitando la corriente a (I = \frac{V_{CC}}{R}).

Cuida que el nivel alto cumpla la ecuación:

[ V_{INH} = V_{CC} - I_{leak} \cdot R_{PU} ]

donde (I_{leak}) es la corriente de fuga del pin. Si el resultado baja del umbral lógico alto, reduce el valor de la resistencia.

Qué hace una resistencia pull-down

Una pull-down amarra la entrada a tierra. El pin lee “0” en reposo y sube a “1” cuando se conecta a (V_{CC}).

Se usa cuando:

  • El dispositivo externo entrega un nivel alto activo (sensores NPN open-collector, PLCs de 24 V con optoacopladores).
  • Se requieren interruptores a (V_{CC}) por motivos de seguridad (por ejemplo, detectar cable cortado).
  • El pin interno solo ofrece pull-up configurable y necesitas el estado contrario.

Cómo dimensionar el valor

La resistencia debe ser lo suficientemente baja para vencer corrientes de fuga y EMI, pero alta para limitar consumo.

ContextoRango típico
Buses I²C 3,3 V (100 kHz)2,2 kΩ – 4,7 kΩ
Entradas GPIO generales4,7 kΩ – 47 kΩ
Entradas de alta impedancia (comparadores)100 kΩ – 1 MΩ

Si hay capacitancia parásita en el nodo, el tiempo de subida (t_r = 2,2 R C). A mayor R o C, más lento el flanco: considera reducir el valor o colocar un buffer Schmitt trigger.

Pull-ups internas vs externas

La mayoría de microcontroladores incluyen pull-ups/pull-downs configurables (10 kΩ – 50 kΩ). Úsalas para prototipos, pero añade componentes externos cuando:

  • Necesitas valores más precisos o fuertes (1 kΩ) para buses rápidos.
  • El pin debe soportar más de (V_{CC}) (por ejemplo, 12 V con optoacopladores).
  • Requieres tolerancia térmica y confiabilidad a largo plazo.

Buenas prácticas

  1. Documenta la lógica activa en esquemáticos y firmware. Evita invertir señales por error.
  2. Añade filtrado RC en líneas expuestas a cables largos.
  3. Combina con protección ESD mediante diodos TVS si el pin sale al exterior.
  4. Verifica el consumo en reposo: con 3,3 V y una pull-down de 4,7 kΩ, el botón presionado consume ~0,7 mA.

Con estos criterios podrás definir rápidamente qué estrategia usar y garantizar que tus entradas digitales sean estables en cualquier entorno.