上拉電阻的作用原理 微控制器中的上下拉電阻有什麼作用

2021-10-12 07:45:58 字數 1102 閱讀 9637

上拉電阻就是將不確定的訊號通過乙個電阻拉到高電平,同時此電阻也起到乙個限流作用,下拉就是下拉到低電平。

比如我們的 io 設定為開漏輸出高電平或者是高阻態時,預設的電平就是不確定的,外部經乙個電阻接到 vcc,也就是上拉電阻,那麼相應的引腳就是高電平;經乙個電阻到 gnd,也就是下拉電阻,那麼相應的引腳就是乙個低電平。

上拉電阻應用很多,都可以起到什麼作用呢?我們現在主要先了解最常用的以下 4 點:

oc 門要輸出高電平,必須外部加上拉電阻才能正常使用,其實 oc 門就相當於微控制器io 的開漏輸出。

加大普通 io 口的驅動能力。標準 51 微控制器的內部 io 口的上拉電阻,一般都是在幾十 k 歐,比如 stc89c52 內部是 20k 的上拉電阻,所以最大輸出電流是 250ua,因此外部加個上拉電阻,可以形成和內部上拉電阻的併聯結構,增大高電平時電流的輸出能力。

在電平轉換電路中,比如我們前邊講的 5v 轉 12v 的電路中,上拉電阻其實起到的是限流電阻的作用。

微控制器中未使用的引腳,比如匯流排引腳,引腳懸空時,容易受到電磁干擾而處於紊亂狀態,雖然不會對程式造成什麼影響,但通常會增加微控制器的功耗,加上乙個對 vcc 的上拉電阻或者乙個對 gnd 的下拉電阻後,可以有效的抵抗電磁干擾。

那麼我們在進行電路設計的時候,又該如何選擇合適的上下拉電阻的阻值呢?

從降低功耗的方面考慮應當足夠大,因為電阻越大,電流越小。

從確保足夠的引腳驅動能力考慮應當足夠小,電阻小了,電流才能大。

在開漏輸出時,過大的上拉電阻會導致訊號上公升沿變緩。我們來解釋一下:實際電平的變化都是需要時間的,雖然很小,但永遠都達不到零,而開漏輸出時上拉電阻的大小就直接影響了這個上公升過程所需要的時間,如圖 9-2 所示。想一下,如果電阻很大,而訊號頻率又很快的話,最終將導致訊號還沒等上公升到高電平就又變為低了,於是訊號就無法正確傳送了。

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