上拉電阻下拉電阻以及開漏、推挽方式的總結(jié)

上拉電阻：

1、當(dāng)TTL電路驅(qū)動(dòng)COMS電路時(shí)，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(shí)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(dòng)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(hào)的噪聲容限增強(qiáng)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(dòng)電流考慮應(yīng)當(dāng)足夠小;電阻小，電流大。

3、對(duì)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(diǎn),通常在1k到10k之間選取。對(duì)下拉電阻也有類似道理

對(duì)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(jí)電路的輸入特性進(jìn)行設(shè)定，主要需要考慮以下幾個(gè)因素：

1. 驅(qū)動(dòng)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(dòng)能力越強(qiáng)，但功耗越大，設(shè)計(jì)是應(yīng)注意兩者之間的均衡。

2. 下級(jí)電路的驅(qū)動(dòng)需求。同樣以上拉電阻為例，當(dāng)輸出高電平時(shí)，開關(guān)管斷開，上拉電阻應(yīng)適當(dāng)選擇以能夠向下級(jí)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(huì)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(shí)，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(jí)之間的電容和下級(jí)電路之間的輸入電容會(huì)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(shí)是一個(gè)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(dòng)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(shí)：

500uA x 8.4K= 4.2即選大于8.4K時(shí)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(dòng)電流較大，則阻值可減小，保證下拉時(shí)能低于0.8V即可。

當(dāng)輸出高電平時(shí)，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

設(shè)計(jì)時(shí)管子的漏電流不可忽略，IO口實(shí)際電流在不同電平下也是不同的，上述僅僅是原理，一句話概括為：輸出高電平時(shí)要喂飽后面的輸入口，輸出低電平不要把輸出口喂撐了(否則多余的電流喂給了級(jí)聯(lián)的輸入口，高于低電平門限值就不可靠了)

在數(shù)字電路中不用的輸入腳都要接固定電平，通過1k電阻接高電平或接地。

1. 電阻作用：

l 接電組就是為了防止輸入端懸空

l 減弱外部電流對(duì)芯片產(chǎn)生的干擾

l 保護(hù)cmos內(nèi)的保護(hù)二極管,一般電流不大于10mA

l 上拉和下拉、限流

l 1. 改變電平的電位，常用在TTL-CMOS匹配

2. 在引腳懸空時(shí)有確定的狀態(tài)

3.增加高電平輸出時(shí)的驅(qū)動(dòng)能力。

4、為OC門提供電流

l 那要看輸出口驅(qū)動(dòng)的是什么器件，如果該器件需要高電壓的話，而輸出口的輸出電壓又不夠，就需要加上拉電阻。

l 如果有上拉電阻那它的端口在默認(rèn)值為高電平你要控制它必須用低電平才能控制如三態(tài)門電路三極管的集電極，或二極管正極去控制把上拉電阻的電流拉下來成為低電平。反之，

l 尤其用在接口電路中,為了得到確定的電平,一般采用這種方法,以保證正確的電路狀態(tài),以免發(fā)生意外,比如,在電機(jī)控制中,逆變橋上下橋臂不能直通,如果它們都用同一個(gè)單片機(jī)來驅(qū)動(dòng),必須設(shè)置初始狀態(tài).防止直通!

2、定義：

l 上拉就是將不確定的信號(hào)通過一個(gè)電阻嵌位在高電平!電阻同時(shí)起限流作用!下拉同理!

l 上拉是對(duì)器件注入電流，下拉是輸出電流

l 弱強(qiáng)只是上拉電阻的阻值不同，沒有什么嚴(yán)格區(qū)分

l 對(duì)于非集電極(或漏極)開路輸出型電路(如普通門電路)提升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。

3、為什么要使用拉電阻：

l 一般作單鍵觸發(fā)使用時(shí)，如果IC本身沒有內(nèi)接電阻，為了使單鍵維持在不被觸發(fā)的狀態(tài)或是觸發(fā)后回到原狀態(tài)，必須在IC外部另接一電阻。

l 數(shù)字電路有三種狀態(tài)：高電平、低電平、和高阻狀態(tài)，有些應(yīng)用場(chǎng)合不希望出現(xiàn)高阻狀態(tài)，可以通過上拉電阻或下拉電阻的方式使處于穩(wěn)定狀態(tài)，具體視設(shè)計(jì)要求而定!

l 一般說的是I/O端口，有的可以設(shè)置，有的不可以設(shè)置，有的是內(nèi)置，有的是需要外接，I/O端口的輸出類似與一個(gè)三極管的C，當(dāng)C接通過一個(gè)電阻和電源連接在一起的時(shí)候，該電阻成為上C拉電阻，也就是說，如果該端口正常時(shí)為高電平，C通過一個(gè)電阻和地連接在一起的時(shí)候，該電阻稱為下拉電阻，使該端口平時(shí)為低電平，作用嗎：

比如：當(dāng)一個(gè)接有上拉電阻的端口設(shè)為輸如狀態(tài)時(shí)，他的常態(tài)就為高電平，用于檢測(cè)低電平的輸入。

l 上拉電阻是用來解決總線驅(qū)動(dòng)能力不足時(shí)提供電流的。一般說法是拉電流，下拉電阻是用來吸收電流的，也就是你同學(xué)說的灌電流

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有可商討的地方。

1 、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。

電阻串聯(lián)才是實(shí)現(xiàn)阻抗匹配的好方法。通常線阻的數(shù)量級(jí)都在幾十ohm，如果加上下拉的話，功耗太大。

電阻串聯(lián)和拉電阻都是阻抗匹配的方法，只是使用范圍不同，依電路工作頻率而定

21、當(dāng)TTL電路驅(qū)動(dòng)COMS電路時(shí)，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(shí)就需要在TTL的輸出端接上拉電阻，以提高輸出高電平的值。

不建議采用這種方法。缺點(diǎn)有2。1 TTL輸出地電平時(shí)，功耗大。2TTL 輸出高電平時(shí)，上拉電源可能會(huì)有電流灌到TTL電路的電源，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。

3 3、對(duì)于高速電路，過大的上拉電阻可能邊沿變平緩。

應(yīng)該不會(huì)。做輸入時(shí)，上拉電阻又不吸收電流。做輸出時(shí)，驅(qū)動(dòng)電流為 電路輸出電流+上拉通道輸出電流。電阻的容性特征很小，可忽略。

4 2. 下級(jí)電路的驅(qū)動(dòng)需求。同樣以上拉電阻為例，當(dāng)輸出高電平時(shí)，開關(guān)管斷開，上拉電阻應(yīng)適當(dāng)選擇以能夠向下級(jí)電路提供足夠的電流。

當(dāng)輸出高電平時(shí)，開關(guān)管怎么回關(guān)斷呢? CMOS電路的輸出級(jí)基本上是推拉時(shí)。輸出地電平時(shí)，下面的MOSFET關(guān)斷，上面的導(dǎo)通。高電平時(shí)反過來。該條只適合OC電路。

漏級(jí)開路即高阻狀態(tài)，適用于輸入/輸出，其可獨(dú)立輸入/輸出低電平和高阻狀態(tài)，若需要產(chǎn)生高電平，則需使用外部上拉電阻或使用如LCX245等電平轉(zhuǎn)換芯片。有些朋友，尤其是未學(xué)過此方面知識(shí)的朋友，在實(shí)際工作中將I/O口設(shè)置為漏開，并想輸出高電平，但向口線上寫1后對(duì)方并未認(rèn)出高電平，但用萬用表測(cè)量引腳確有電壓，這種認(rèn)為是不對(duì)的，對(duì)于高阻狀態(tài)來說，測(cè)量電壓是無意義的，正確的方法應(yīng)是外加上拉電阻，上拉電阻的阻值=上拉電壓/芯片引腳最大灌(拉)電流。

推挽方式可完全獨(dú)立產(chǎn)生高低電平，推挽方式為低阻，這樣，才能保證口線上不分走電壓或分走極小的電壓(可忽略)，保證輸出與電源相同的高電平，推挽適用于輸出而不適用于輸入，因?yàn)槿魧?duì)推挽(低阻)加高電平后，I=U/R，I會(huì)很大，將造成口的燒毀。

對(duì)與C8051F的很多型號(hào)片子，將I/O口設(shè)置為推挽方式的做法為：PnMDOUT=0xff，Pn=0x00，這樣設(shè)置I/O口為推挽，并輸出低電平(可降低功耗) 將I/O口設(shè)置為漏開方式的做法為：PnMDOUT=0x00，Pn=0x11，這樣設(shè)置I/O口為漏開。

如果學(xué)過三極管放大電路一定知道，前置單管放大器和功放末級(jí)放大電路的區(qū)別。單片機(jī)內(nèi)部的邏輯經(jīng)過內(nèi)部的邏輯運(yùn)算后需要輸出到外面，外面的器件可能需要較大的電流才能推動(dòng)，因此在單片機(jī)的輸出端口必須有一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路。

這種驅(qū)動(dòng)電路有兩種形式:

其中的一種是采用一只N型三極管(npn或n溝道)，以npn三極管為例，就是e接地，b接內(nèi)部的邏輯運(yùn)算，c引出，b受內(nèi)部驅(qū)動(dòng)可以控制三極管是否導(dǎo)通但如果三極管的c極一直懸空，盡管b極上發(fā)生高低變化，c極上也不會(huì)有高低變化，因此在這種條件下必須在外部提供一個(gè)電阻，電阻的一端接c(引出腳)另一端接電源，這樣當(dāng)三極管的b有高電壓是三極管導(dǎo)通，c電壓為低，當(dāng)b為低電壓時(shí)三極管不通，c極在電阻的拉動(dòng)下為高電壓，這種驅(qū)動(dòng)電路有個(gè)特點(diǎn)：低電壓是三極管驅(qū)動(dòng)的，高電壓是電阻驅(qū)動(dòng)的(上下不對(duì)稱)，三極管導(dǎo)通時(shí)的ec內(nèi)阻很小，因此可以提供很大的電流，可以直接驅(qū)動(dòng)led甚至繼電器，但電阻的驅(qū)動(dòng)是有限的，最大高電平輸出電流=(vcc-Vh)/r;

另一種是互補(bǔ)推挽輸出，采用2只晶體管，一只在上一只在下，上面的一只是n型，下面為p型(以三極管為例)，兩只管子的連接為：npn(上)的c連vcc，pnp(下)的c接地，兩只管子的ee,bb相連，其中ee作為輸出(引出腳)，bb接內(nèi)部邏輯，這個(gè)電路通常用于功率放大點(diǎn)路的末級(jí)(音響)，當(dāng)bb接高電壓時(shí)npn管導(dǎo)通輸出高電壓，由于三極管的ec電阻很小，因此輸出的高電壓有很強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，當(dāng)bb接低電壓時(shí)npn截至，pnp導(dǎo)通，由于三極管的ec電阻很小因此輸出的低電壓有很強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，簡單的例子，9013導(dǎo)通時(shí)ec電阻不到10歐，以Vh=2.5v，vcc=5v計(jì)算，高電平輸出電流最大=250MA，短路電流500ma，這個(gè)計(jì)算同時(shí)告訴我們采用推挽輸出時(shí)一定要小心千萬不要出現(xiàn)外部電路短路的可能，否則肯定燒毀芯片，特別是外部驅(qū)動(dòng)三極管時(shí)別忘了在三極管的基極加限流電阻。推挽輸出電路的形式很多，有些單片機(jī)上下都采用n型管，但內(nèi)部邏輯提供互補(bǔ)輸出，以上的說明僅僅為了說明推挽的原理，為了更深的理解可以參考功率放大電路。

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