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:
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阻值選型原則:幾步搞定上/下拉電阻的阻值
發(fā)布時(shí)間:2014-12-26 責(zé)任編輯:sherryyu
【導(dǎo)讀】本篇文章主要介紹與上拉電阻相關(guān)的一些問題,包括阻值的選擇和設(shè)定的原則。并對(duì)這兩大項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行了非常詳細(xì)的講解,希望大家在閱讀過本篇文章之后能對(duì)上拉電阻的阻值選取有進(jìn)一步的了解。
上拉電阻在電路中起到維持電平穩(wěn)定和限流的作用。它通過電阻鉗位來將不穩(wěn)定的信號(hào)維持在一個(gè)較高的電平狀態(tài),與此同時(shí),電阻也起到了限流的作用。關(guān)于上拉電阻的計(jì)算問題,一直存在爭(zhēng)議,計(jì)算方面的相關(guān)資料也不是非常全面,本篇文章就將圍繞上拉電阻的取值問題進(jìn)行講解。
上拉電阻
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。
OC門電路必須加上拉電阻,才能使用。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。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。
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。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。長(zhǎng)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
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。
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。
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。
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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:
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)時(shí)應(yīng)注意兩者之間的均衡。
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。
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。
為什么要使用上拉電阻
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。
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!
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,它的作用,打個(gè)比方來說。當(dāng)一個(gè)接有上拉電阻的端口設(shè)為輸入狀態(tài)時(shí),他的常態(tài)就為高電平,用于檢測(cè)低電平的輸入。
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,也就是灌電流。
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