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  • 上下拉电阻的作用

    2021-01-20 06:19:43
     1、当TTL电路驱动COMS电路时,如果TTL电路输出高电平低于COMS电路高电平(一般为3.5V), 这时就需要在TTL输出端接上拉电阻,以提高输出高电平值。  2、OC门电路必须加上拉电阻,以提高输出高电平值。...
  • 上拉电阻的作用

    多人点赞 2020-12-28 08:39:57
    1、介绍使用微控制器(MCUs) 或任何数字逻辑设备时,上拉电阻器非常常见。本教程将解释何时何地使用上拉电阻器,然后我们将做一个简单计算,以显示为什么上拉很重要。2、上拉电阻是什么?假...

    1、介绍

    使用微控制器(MCUs) 或任何数字逻辑设备时,上拉电阻器非常常见。本教程将解释何时何地使用上拉电阻器,然后我们将做一个简单的计算,以显示为什么上拉很重要。

    2、上拉电阻是什么?

    假设您有一个将一个引脚配置为输入的 MCU。如果引脚没有连接任何东西,如果这个时候程序读取引脚的状态,则引脚是高(拉到 VCC)还是低(拉到接地)?

    很难说。这种现象被称为浮空输入「floating」。

    为了防止这种未知状态,上拉或下拉电阻确保引脚处于高或低状态

    使用上拉电阻的情况下,如果没有按下按键,输入引脚会读到高电平,会有少量电流流入MCU的GPIO。如果按下按键,输入的引脚GPIO直接连接到地,输入引脚将会读到低电平,如果没有上拉电阻,按下按键的时候,会直接让VCC接到GND,短路爆炸就出现了。

    3、上拉电阻的大小如何选择?

    需要选择上拉电阻的值以满足两个条件:

    1、按下按钮时,输入引脚被拉低。电阻 R1 的值控制VCC 的电流经按钮再流向GND。

    2、未按下按钮时,输入引脚被拉高。上拉电阻器控制输入引脚上的电压。

    对于条件1,电阻的大小不能太低,如果电阻过低,流到GND的电流就会越大,这样损失的功耗也就会越大。

    对于条件2,电阻的大小不能太高,如果过高,GPIO读到的分压电压会过小,这样会导致在没有按下按钮的时候,GPIO读不到高电平。比如在5V的系统中,如果分压是2.5V,MCU读到的状态就是不确定的。

    还有,如果上拉电阻越大,引脚对电压变化的反应就越慢。

    4、上拉电阻如何计算?

    假设我们希望把电流限定在1mA。

    根据欧姆定律

    最后得到的上拉电阻是 5KΩ。


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  • 1.上拉电阻的作用功能:将不确定的信号,固定在高电平原理:电阻一端接VCC,一端接引脚(逻辑电平),如图,我的理解是在电路中电阻会分压,电流经过上拉电阻时会产生一个压降,上拉电阻接到的电源电压减去这个压降...

    1.上拉电阻的作用

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    功能:将不确定的信号,固定在高电平

    原理:电阻一端接VCC,一端接引脚(逻辑电平),如图,我的理解是在电路中电阻会分压,电流经过上拉电阻时会产生一个压降,上拉电阻接到的电源电压减去这个压降就是该IO可以被拉到的电平值,当然,这个上拉电平值必须能够达到逻辑1的下限。上拉电阻应用在引脚低电平有效的时候,这样把引脚的电平设定为低电平的时候,电流会输入引脚,如果没有输入信号则此时I/O状态为1,可以增强IO的驱动能力。

    上拉是对器件注入电流,即灌电流。

    2.下拉电阻的作用:

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    功能:将不确定的信号,固定在低电平

    原理:电阻一端接GND,一端接引脚(逻辑电平),如图,我的理解是在电路中电阻会分压,电流经过上拉电阻时会产生一个压降,下拉电阻接到的器件引脚输出电压的会分压,这个下拉电平值必须能够是逻辑低电平0的上限。下拉电阻应用在引脚高电平有效的时候,引脚始终是低电平状态,如果没有输入信号则此时I/O状态为0。

    下拉是从器件输出电流,即拉电流。

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  • 讲述单片机上拉电阻的作用,以及单片机上拉电阻的电路图
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  • 本文主要讲了单片机上下拉电阻的作用区别,下面一起来学习一下
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  • 本文主要简单介绍了上拉电阻的作用
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  • 前边似乎我们很多次提到了上拉电阻,下拉电阻,具体到底什么样电阻算是上下拉电阻,上下拉电阻都有何作用呢?上拉电阻就是将不确定信号通过一个电阻拉到高电平,同时此电阻也起到一个限流作用,下拉就是下拉到低...

    前边似乎我们很多次提到了上拉电阻,下拉电阻,具体到底什么样的电阻算是上下拉电阻,上下拉电阻都有何作用呢?
    上拉电阻就是将不确定的信号通过一个电阻拉到高电平,同时此电阻也起到一个限流作用,下拉就是下拉到低电平。
    比如我们的 IO 设置为开漏输出高电平或者是高阻态时,默认的电平就是不确定的,外部经一个电阻接到 VCC,也就是上拉电阻,那么相应的引脚就是高电平;经一个电阻到 GND,也就是下拉电阻,那么相应的引脚就是一个低电平。
    上拉电阻应用很多,都可以起到什么作用呢?我们现在主要先了解最常用的以下 4 点:

    1. OC 门要输出高电平,必须外部加上拉电阻才能正常使用,其实 OC 门就相当于单片机 IO 的开漏输出,其原理可参照图 9-1 中的开漏电路。

    2. 加大普通 IO 口的驱动能力。标准 51 单片机的内部 IO 口的上拉电阻,一般都是在几十 K 欧,比如 STC89C52 内部是 20K 的上拉电阻,所以最大输出电流是 250uA,因此外部加个上拉电阻,可以形成和内部上拉电阻的并联结构,增大高电平时电流的输出能力。

    3. 在电平转换电路中,比如我们前边讲的 5V 转 12V 的电路中,上拉电阻其实起到的是限流电阻的作用,可以回顾一下图 3-8。

    4. 单片机中未使用的引脚,比如总线引脚,引脚悬空时,容易受到电磁干扰而处于紊乱状态,虽然不会对程序造成什么影响,但通常会增加单片机的功耗,加上一个对 VCC 的上拉电阻或者一个对 GND 的下拉电阻后,可以有效的抵抗电磁干扰。


    那么我们在进行电路设计的时候,又该如何选择合适的上下拉电阻的阻值呢?

    1. 从降低功耗的方面考虑应当足够大,因为电阻越大,电流越小。

    2. 从确保足够的引脚驱动能力考虑应当足够小,电阻小了,电流才能大。

    3. 在开漏输出时,过大的上拉电阻会导致信号上升沿变缓。我们来解释一下:实际电平的变化都是需要时间的,虽然很小,但永远都达不到零,而开漏输出时上拉电阻的大小就直接影响了这个上升过程所需要的时间,如图 9-2 所示。想一下,如果电阻很大,而信号频率又很快的话,最终将导致信号还没等上升到高电平就又变为低了,于是信号就无法正确传送了。

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    图 9-2  上拉电阻阻值对波形的影响


    综合考虑各种情况,我们常用的上下拉电阻值大多选取在 1K 到 10K 之间,具体到底多大通常要根据实际需求来选,通常情况下在标准范围内就可以了,不一定是一个固定的值。

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  • 上下拉电阻的原理及作用从最基本的概念上来讲,上拉电阻就是从端口连接到电源上的电阻,将一个不确定的信号钳位在高电平,这个电阻也起到一定的限流作用。下拉电阻就是从端口连接到GND的电阻,将不确定的信号钳位在...
    上下拉电阻的原理及作用

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    从最基本的概念上来讲,上拉电阻就是从端口连接到电源上的电阻,将一个不确定的信号钳位在高电平,这个电阻也起到一定的限流作用。下拉电阻就是从端口连接到GND的电阻,将不确定的信号钳位在低电平。

     首先介绍一下输出管脚,芯片的输出管脚通常来说可以分为两类:

    1、push-pull型电路,这种电路可以理解为一个半桥电路,能够自主的输出高电平或者低电平,这种输出管脚一般是没有必要接上拉或者下拉电阻。

    2、OD或者OC门型输出管脚,这两种管脚可以理解为同一类,都是使三极管或者MOS管工作在饱和区,将其当做开关来使用。

     上拉电阻的应用场景:

    1、OC或者OD门电路必须加上拉电阻,才能使用,最典型的应用电路就是低边驱动电路匹配外部的数字输入电路。下图就是一个很典型的OD门输出电路,在右侧一定需要匹配一个上拉电阻,这样在MOS管不导通的时候检测口的电平才是高电平,而在MOS管导通的时候,检测口的电平就是低电平了。

    在数字输入电平外部的电路是一个开关的时候,上拉电阻的作用与上一段描述的作用基本一致。上拉电阻的选择就需要考虑几个方面的影响,从功耗角度来说,电阻值越大越好,而从保障电路的耐用性来考虑,上拉电阻需要提供足够大的湿电流(湿电流一般在1~10mA之间),在开关金属接触面发生氧化的时候,电流也能够“浸润”氧化层。所以上拉电阻通常在1K到10K之间。

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    2、作为温度传感器的上拉匹配电阻,与NTC电阻进行分压,测量分压后的电压反推回NTC的阻值,然后通过查表的方式就可以得到温度传感器的值。鉴于有时候一些软件工程师很懒,说自己不会算,这里再写一遍公式:Vport=R24/(R22+R24)*VCC→R24=(Vport*R22)/(VCC-Vport),得到的R24的电阻后通过查询NTC的R-T表就能得到当前的温度值。

    当然作为温度传感器的上拉电阻,选择的时候要参考NTC的B值,也要考虑实际的应用场景,假设我们希望NTC在较高温度时其测量误差最小,那么在选择上拉电阻的时候,就要使其在常用温度区间每变化1℃,相对应的Vport电压需要尽可能的变化更大,使温度反应出来的电压更加敏感。

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    以上两点是我们现在用到的最常见的两种情形,还有一些其他的应用场景:

    3、以前在TTL电路大量使用的时候,经常会存在TTL电路与CMOS电路电平不匹配的情况,这时候就需要上拉电阻来提高TTL电路的输出电平值。

    4、在COMS芯片上,有些管脚不能悬空,一般也会接上拉电阻来降低输入阻抗,提供泄荷通路。

    5、长线传输中电阻不匹配容易引起反射波干扰,加上下拉电阻用于阻抗匹配,有效的抑制反射波干扰。

    下拉电阻的应用场景:

    下拉电阻在应用上大部分与上拉电阻是一致的,也可以作为NTC电阻的分压电阻(实际一般不这么用,理论上是可行的),也可以在匹配门电路的时候提供一个默认的电平值。但在实际应用场景中,下拉电阻最大的作用还是在于提供一个默认的低电平。

    1、用在高边驱动的输出口检测电路,下拉电阻能够提供默认的低电平;

    2、用在芯片与芯片之间的控制线路之间,防止在上电初始化过程中电平的状态错乱导致异常的输出;

    3、用于低电平有效的管脚上,减少一个逻辑控制口,一直使能芯片。

    电阻是我们在电路设计过程中用的最多的器件,不管是上拉电阻、下拉电阻我们在选在使用的时候都需要清楚的了解每一个电阻选出来的原因,包括封装、阻值、误差、功耗等等。因为文章写的仓促,关于电阻的各种细节知识,可能会在以后的时间里慢慢来补充。每一次的交流就是一次自己深刻的学习,愿与大家共同进步。
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    2015-05-14 12:15:23
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