上拉就是將不確定的信號通過一個電阻鉗位在高電平,電阻同時起限流作用。下拉同理,也是將不確定的信號通過一個電阻鉗位在低電平。
上拉是對器件輸入電流,下拉是輸出電流;強弱只是上拉電阻的阻值不同,沒有什么嚴(yán)格區(qū)分;對于非集電極(或漏極)開路輸出型電路(如普通門電路)提供電流和電壓的能力是有限的,上拉電阻的功能主要是為集電極開路輸出型電路輸出電流通道。
上拉就是拉到VCC,下拉就是拉到GND。
1、當(dāng)TTL電路驅(qū)動COMS電路時,如果TTL電路輸出的高電平低于COMS電路的最低高電平(一般為3.5V),這時就需要在TTL的輸出端接上拉電阻,以提高輸出高電平的值。
2、OC門電路必須加上拉電阻,才能使用。
3、為加大輸出引腳的驅(qū)動能力,有的單片機(jī)管腳上也常使用上拉電阻。
4、在COMS芯片上,為了防止靜電造成損壞,不用的管腳不能懸空,一般接上拉電阻產(chǎn)生降低輸入阻抗,提供泄荷通路。
5、芯片的管腳加上拉電阻來提高輸出電平,從而提高芯片輸入信號的噪聲容限增強抗干擾能力。
6、提高總線的抗電磁干擾能力。管腳懸空就比較容易接受外界的電磁干擾。
7、長線傳輸中電阻不匹配容易引起反射波干擾,加上下拉電阻是電阻匹配,有效的抑制反射波干擾。
上拉電阻阻值的選擇原則包括:
1、從節(jié)約功耗及芯片的灌電流能力考慮應(yīng)當(dāng)足夠大;電阻大,電流小。
2、從確保足夠的驅(qū)動電流考慮應(yīng)當(dāng)足夠小;電阻小,電流大。
3、對于高速電路,過大的上拉電阻可能邊沿變平緩。綜合考慮
以上三點,通常在1k到10k之間選取。對下拉電阻也有類似道理
對上拉電阻和下拉電阻的選擇應(yīng)結(jié)合開關(guān)管特性和下級電路的輸入特性進(jìn)行設(shè)定,主要需要考慮以下幾個因素:
1. 驅(qū)動能力與功耗的平衡。以上拉電阻為例,一般地說,上拉電阻越小,驅(qū)動能力越強,但功耗越大,設(shè)計是應(yīng)注意兩者之間的均衡。
2. 下級電路的驅(qū)動需求。同樣以上拉電阻為例,當(dāng)輸出高電平時,開關(guān)管斷開,上拉電阻應(yīng)適當(dāng)選擇以能夠向下級電路提供足夠的電流。
3. 高低電平的設(shè)定。不同電路的高低電平的門檻電平會有不同,電阻應(yīng)適當(dāng)設(shè)定以確保能輸出正確的電平。以上拉電阻為例,當(dāng)輸出低電平時,開關(guān)管導(dǎo)通,上拉電阻和開關(guān)管導(dǎo)通電阻分壓值應(yīng)確保在零電平門檻之下。
4. 頻率特性。以上拉電阻為例,上拉電阻和開關(guān)管漏源級之間的電容和下級電路之間的輸入電容會形成RC延遲,電阻越大,延遲越大。上拉電阻的設(shè)定應(yīng)考慮電路在這方面的需求。
下拉電阻的設(shè)定的原則和上拉電阻是一樣的。
OC門輸出高電平時是一個高阻態(tài),其上拉電流要由上拉電阻來提供,設(shè)輸入端每端口不大于100uA,設(shè)輸出口驅(qū)動電流約500uA,標(biāo)準(zhǔn)工作電壓是5V,輸入口的高低電平門限為0.8V(低于此值為低電平);2V(高電平門限值)。
選上拉電阻時:
500uA x 8.4K= 4.2即選大于8.4K時輸出端能下拉至0.8V以下,此為最小阻值,再小就拉不下來了。如果輸出口驅(qū)動電流較大,則阻值可減小,保證下拉時能低于0.8V即可。
當(dāng)輸出高電平時,忽略管子的漏電流,兩輸入口需200uA
200uA x15K=3V即上拉電阻壓降為3V,輸出口可達(dá)到2V,此阻值為最大阻值,再大就拉不到2V了。選10K可用。COMS門的可參考74HC系列。