上拉电阻的作用原理

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 上拉电阻很大,提供的驱动电流很小,叫弱上拉;反之叫强上拉。
为什么要使用拉电阻:
上拉就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平,电阻同时起限流作用,下拉同理。上拉是对器件注入电流,下拉是输出电流,弱强只是上拉电阻的阻值不同,没有什么严格区分。
对于非OC、OD输出型电路提升电流和电压的能力是有限的,上拉电阻的功能主要是为集电极开路输出型电路输出电流通道。
上拉电阻的主要应用:
1、当TTL电路驱动COMS电路时,如果TTL电路输出的高电平低于COMS电路的最低高电平(一般为3.5V),这时就需要在TTL的输出端接上拉电阻,以提高输出高电平的值。
2、OC门电路要输出“1”时需要加上拉电阻,不加根本就没有高电平。
3、为加大输出引脚的驱动能力,有的单片机管脚上也常使用上拉电阻,但在用OC门作驱动(例如:控制一个 LED)灌电流工作时就可以不加上拉电阻。
4、在COMS芯片上,为了防止静电造成损坏,不用的管脚不能悬空,一般接上拉电阻产生降低输入阻抗,提供泄荷通路。
5、提高总线的抗电磁干扰能力。管脚悬空就比较容易接受外界的电磁干扰。
6、长线传输中电阻不匹配容易引起反射波干扰,加上下拉电阻是电阻匹配,有效的抑制反射波干扰。
上拉电阻阻值的选择原则包括:
1、从节约功耗及芯片的灌电流能力考虑应当足够大;电阻大,电流小。
2、从确保足够的驱动电流考虑应当足够小;电阻小,电流大。
3、对于高速电路,过大的上拉电阻可能边沿变平缓。
综合考虑以上三点,通常在1k到10k之间选取。对下拉电阻也有类似道理。
在很多单片机电路中,其I/O管脚检测信号是以高、低电平来判断是否有信号变化的,比如5V为高电平;0V为低电平。那么这些管脚如果不接上拉电阻的话,其电平信号就可能是随机的了,0V~5V之间不一定是什么状态,这样的话单片机就不能正确地判断是不是有信号电平变化了。因此给I/O管脚上接一个上拉电阻使它的检测信号由不确定电平状态拉到5V电平,单片机就能准确地判断是不是有信号变化了。同理,还有下拉电阻,把不确定电平状态拉到0V,使系统更加稳定。

单片机上拉电阻作用

1. 场效应管的漏极开路门电路如下:

上拉电阻的作用原理

图中上拉电阻作用分析如下:

管子导通或截止可以理解为单片机的软件时端口置1或0.

(1)如果没有上拉电阻(10k),将5V电源直接与场效应管相连。

上拉电阻的作用原理

当管子导通时, 管子等效一电阻,大小为1k左右,因此5v电压全部加在此等效电阻上,输出端Vout=5v。

当管子截止时,管子等效电阻很高,可以理解为无穷大,因此5v的电压也全部加在此等效电阻上,Vout=5v。

在这两种情况下,输出都为高电平,没有低电平。

(2)如果有上拉电阻(10k),将5v电源通过此上拉电阻与与场效应管相连。

上拉电阻的作用原理

当管子导通时, 管子等效一电阻,大小为1k左右,与上拉电阻串联,输出端电压为加在此等效电阻上的电压,其大小为Vout = 5v * 管子等效电阻/(上拉电阻+管子等效电阻)=5v * 1/(10+1) = 低电平。

当管子截止时, 管子等效电阻很高,可以理解为无穷大,其与上拉电阻串联,输出端电压为加在此等效电阻上的电压,其大小为Vout = 5v * 管子等效电阻/(上拉电阻+管子等效电阻)=5v * 无穷大 /(无穷大+1) = 高电平。

由(1)和(2),可以分析出等效电阻的作用。

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