上拉就是将不确定的信号通过一个电阻
钳位在
高电平,电阻同时起限流作用。而下拉电阻的设定的原则和
上拉电阻是一样的。
基本概念
上拉概念
1、将一个不确定的信号,通过一个电阻与电源VCC相连,固定在高电平
3、当一个接有上拉电阻的
IO端口设置为输入状态时,它的常态为高电平。
下拉概念
1、将一个不确定的信号,通过一个电阻与地
GND相连,固定在低电平
3、当一个接有下拉电阻的IO端口设置为输入状态时,它的常态为低电平
主要作用
下拉电阻的主要作用是与上拉电阻一起在电路
驱动器关闭时给线路(节点)以一个固定的
电平。
1、提高电压准位:
a、当
TTL电路驱动
CMOS电路时,如果
TTL电路输出的高电平低于CMOS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。
b、OC门电路必须加上拉电阻,以提高输出的高电平值。
2、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。
3、N/Apin防静电、防干扰:在
CMOS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。
4、电阻匹配,抑制
反射波干扰: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。
5、预设空间状态/缺省电位:在一些
CMOS 输入端接上或下拉电阻是为了预设缺省电位。 当你不用这些引脚的时候, 这些输入端下拉接 0 或上拉接 1。在
I2C总线等总线上,空闲时的状态是由上下拉电阻获得
6、提高芯片
输入信号的
噪声容限:输入端如果是
高阻状态,或者高阻抗输入端处于悬空状态,此时需要加上拉或下拉,以免收到随机电平而影响电路工作。同样如果输出端处于被动状态,需要加上拉或下拉,如输出端仅仅是一个
三极管的
集电极。从而提高芯片输入信号的噪声容限增强
抗干扰能力。
负反馈电阻
三极管
发射极加上下拉电阻(Re)也就是图1上的R4是为了设置一个
偏置电压,也是负反馈电阻。这在输入信号有交流时极其重要:如当温度上升时,Ic将增大,导致Ie也会增大,那么在Re上的压降也增大,
而Vbe=Vb-IeRe,Vb此时基本上被下拉电阻保持住,所以使Vbe减小,Vbe的减小,使Ib减小,结果牵制了Ic的增加,从而使Ic基本不变。这也是
负反馈控制的原理。R1和R3是为了固定
基极电压。
典型电路
图2所示是下拉电阻电路
这是
数字电路中的
反相器,输入端Ui通过下拉电阻R1接地,这样在没有
高电平输入时,可以使输入端稳定地处于低电平状态,防止了可能出现的高电平干扰使反相器
误动作。
如果没有下拉电阻R1,反相器输入端悬空,为高
阻抗,外界的高电平干扰很容易从输入端加入到反相器中,从而引起反相器朝输出低电平方向翻转的误动作。
在接入下拉电阻R1后,电源电压为5伏时,下拉电阻R1一般取值在100至470欧,由于R1阻值很小,所以将输入端的各种高电平干扰短接到地,达到抗干扰的目的。
设定原则
原则和
上拉电阻是一样的,下拉电阻的选择应结合开关管特性和下级电路的
输入特性进行设定,主要需要考虑以下几个因素:
1. 驱动能力与功耗的平衡。以上拉电阻为例,一般地说,上拉电阻越小,驱动能力越强,但功耗越大,设计时应注意两者之间的均衡。
2. 下级电路的驱动需求。同样以上拉电阻为例,当输出高电平时,开关管断开,上拉电阻应适当选择以能够向下级电路提供足够的电流。
3. 高低电平的设定。不同电路的高低电平的门槛电平会有不同,电阻应适当设定以确保能输出正确的电平。以上拉电阻为例,当输出低电平时,开关管导通,上拉电阻和开关管
导通电阻分压值应确保在
零电平门槛之下。
4. 频率特性。以上拉电阻为例,上拉电阻和开关管漏源级之间的电容和下级电路之间的
输入电容会形成
RC延迟,电阻越大,延迟越大。上拉电阻的设定应考虑电路在这方面的需求。
OC门输出高电平时是一个
高阻态,其上
拉电流要由上拉电阻来提供,设输入端每端口不大于100uA,设输出口驱动电流约500uA,标准
工作电压是5V,输入口的高低电平门限为0.8V(低于此值为低电平);2V(高电平
门限值)。
上拉电阻
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门电路必须加上拉电阻,以提高输出的高电平值。
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。
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、芯片的管脚加上拉电阻来提高
输出电平,从而提高芯片输入信号的噪声容限增强抗干扰能力。
6、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。
7、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。