单片机上拉电阻作用及应用解析-KIA MOS管

上拉电阻定义

1、上拉(la)就是将不确定(ding)的信号通(tong)过一个电(dian)阻嵌位在高电(dian)平。“电(dian)阻同时起限流作用”下拉(la)同理。

2、上拉(la)(la)是(shi)(shi)对(dui)器件(jian)注入电流，下拉(la)(la)是(shi)(shi)输出电流。

3、弱强(qiang)只是上拉电阻的阻值不同，没有什么严(yan)格区分。

4、对于非集(ji)电(dian)(dian)(dian)(dian)极(ji)(或漏极(ji))开路输出型(xing)(xing)电(dian)(dian)(dian)(dian)路(如普(pu)通门电(dian)(dian)(dian)(dian)路)提(ti)升电(dian)(dian)(dian)(dian)流和电(dian)(dian)(dian)(dian)压的(de)能力是(shi)有(you)限的(de)，上拉电(dian)(dian)(dian)(dian)阻的(de)功能主要是(shi)为集(ji)电(dian)(dian)(dian)(dian)极(ji)开路输出型(xing)(xing)电(dian)(dian)(dian)(dian)路输出电(dian)(dian)(dian)(dian)流通道。

上拉电阻作用

1、一般作单(dan)键(jian)触发使用时，如果IC本身(shen)没(mei)有内接电阻，为了(le)使单(dan)键(jian)维(wei)持在不被(bei)触发的状(zhuang)态或是触发后回到(dao)原状(zhuang)态，必(bi)须在IC外(wai)部另接一电阻。

2、数字电(dian)路(lu)有三种状态(tai)：高电(dian)平、低(di)电(dian)平、和高阻(zu)状态(tai)，有些应用场合(he)不希望出现高阻(zu)状态(tai)，可以通过上拉电(dian)阻(zu)或下拉电(dian)阻(zu)的方式(shi)使处于稳(wen)定状态(tai)，具体(ti)视设计要求(qiu)而(er)定。

4、上拉电(dian)阻是(shi)(shi)用(yong)来解决总(zong)线驱(qu)动能(neng)力不(bu)足时提供电(dian)流(liu)的(de)。一般说法是(shi)(shi)拉电(dian)流(liu)，下拉电(dian)阻是(shi)(shi)用(yong)来吸收电(dian)流(liu)的(de)，也就是(shi)(shi)我们通常所说的(de)灌电(dian)流(liu)。

5、接电(dian)阻(zu)就是为了防(fang)止输入端悬空。

6、减弱外部(bu)电流对芯片产(chan)生的(de)干扰。

7、保护(hu)cmos内(nei)的保护(hu)二极管，一般(ban)电流不(bu)大于10mA。

8、通过上拉或(huo)下拉来(lai)增加或(huo)减小驱动电(dian)流。

9、改变电平的电位，常用在(zai)TTL-CMOS匹(pi)配。

10、在引脚悬空时有(you)确定的状态。

11、增加高电平输出时的驱动能力。

12、为OC门提供电流。

上拉电阻应用原则

1、当TTL电(dian)路(lu)(lu)驱动COMS电(dian)路(lu)(lu)时(shi)(shi)，如果TTL电(dian)路(lu)(lu)输(shu)出(chu)的(de)高(gao)(gao)电(dian)平(ping)低于COMS电(dian)路(lu)(lu)的(de)最(zui)低高(gao)(gao)电(dian)平(ping)(一般为3。5V)，这(zhei)时(shi)(shi)就需要在(zai)TTL的(de)输(shu)出(chu)端(duan)接上(shang)拉电(dian)阻，以(yi)提(ti)高(gao)(gao)输(shu)出(chu)高(gao)(gao)电(dian)平(ping)的(de)值。

2、OC门电(dian)路(lu)“必须加上拉(la)电(dian)阻，才能(neng)使用”。

3、为加(jia)大输出引(yin)脚的(de)驱(qu)动能力，有的(de)单(dan)片机管脚上(shang)也(ye)常使用上(shang)拉电阻。

4、在COMS芯片上(shang)，为了(le)防止(zhi)静电(dian)造成损坏，不用的管脚不能悬空，一般接上(shang)拉电(dian)阻产生降低输入(ru)阻抗(kang)，提供(gong)泄荷通(tong)路(lu)。

5、芯片的管(guan)脚(jiao)加上拉(la)电阻(zu)来提(ti)高(gao)输(shu)出电平，从而提(ti)高(gao)芯片输(shu)入信号的噪声(sheng)容(rong)限增强抗干(gan)扰能力。

6、提高总线的(de)抗(kang)电磁干扰(rao)能力。管(guan)脚悬空(kong)就比较容易接受外界的(de)电磁干扰(rao)。

7、长线传输中电(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)不匹配(pei)容易引起反射(she)波干扰(rao)，加上下拉电(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)是电(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)匹配(pei)，有(you)效的(de)抑制(zhi)反射(she)波干扰(rao)。

8、在数(shu)字电路(lu)中不用的(de)输入(ru)脚(jiao)都要接固定电平(ping)，通过1k电阻接高电平(ping)或接地。

上拉电阻阻值选择原则

1、从(cong)节约功耗及芯片的灌电流(liu)能力考虑应当足够大;电阻大，电流(liu)小(xiao)。

2、从确保足够(gou)的(de)驱动电(dian)流考虑应当足够(gou)小;电(dian)阻(zu)小，电(dian)流大。

3、对(dui)于高速电(dian)路，过大的上拉(la)电(dian)阻可能边沿变平缓(huan)。综合考虑

以上三点，通常在1k到10k之间选取。对下拉电(dian)阻也有(you)类似道理。

对上(shang)拉(la)电(dian)(dian)阻(zu)和下(xia)拉(la)电(dian)(dian)阻(zu)的(de)选(xuan)择应“结合开(kai)关管(guan)特性(xing)和下(xia)级电(dian)(dian)路的(de)输(shu)入特性(xing)进行设定(ding)，主要(yao)需要(yao)考虑以下(xia)几个因素”：

1、驱动能力(li)与功耗的平衡(heng)。以上(shang)拉电(dian)阻为例，一般地说，上(shang)拉电(dian)阻越(yue)小，驱动能力(li)越(yue)强，但功耗越(yue)大(da)，设计是应注意两者之间的均衡(heng)。

2、下(xia)级电(dian)(dian)路的驱动(dong)需求。同样以上拉(la)电(dian)(dian)阻为(wei)例(li)，当输出高电(dian)(dian)平时，开(kai)(kai)关管断开(kai)(kai)，上拉(la)电(dian)(dian)阻应适当选择以能够(gou)向下(xia)级电(dian)(dian)路提(ti)供足够(gou)的电(dian)(dian)流。

3、高(gao)低电(dian)(dian)(dian)平(ping)的(de)(de)设(she)定。不同电(dian)(dian)(dian)路(lu)的(de)(de)高(gao)低电(dian)(dian)(dian)平(ping)的(de)(de)门(men)(men)槛电(dian)(dian)(dian)平(ping)会有(you)不同，电(dian)(dian)(dian)阻应(ying)适当设(she)定以确(que)保能输(shu)出正(zheng)确(que)的(de)(de)电(dian)(dian)(dian)平(ping)。以上(shang)(shang)拉(la)电(dian)(dian)(dian)阻为例(li)，当输(shu)出低电(dian)(dian)(dian)平(ping)时，开(kai)关管导通，上(shang)(shang)拉(la)电(dian)(dian)(dian)阻和开(kai)关管导通电(dian)(dian)(dian)阻分压值(zhi)应(ying)确(que)保在(zai)零(ling)电(dian)(dian)(dian)平(ping)门(men)(men)槛之下。

4、频(pin)率特性。以上拉(la)电(dian)阻(zu)为(wei)例(li)，上拉(la)电(dian)阻(zu)和开关管漏源级之(zhi)(zhi)间的(de)(de)电(dian)容和下级电(dian)路(lu)之(zhi)(zhi)间的(de)(de)输入(ru)电(dian)容会形(xing)成“RC延迟(chi)”，电(dian)阻(zu)越大，延迟(chi)越大。上拉(la)电(dian)阻(zu)的(de)(de)设定应考虑电(dian)路(lu)在这方面的(de)(de)需(xu)求。

下拉电阻的(de)设定的(de)原则和上拉电阻是一样的(de)。

OC门(men)输(shu)出高(gao)电平(ping)时(shi)是一个高(gao)阻态，其上拉(la)(la)电流要由上拉(la)(la)电阻来提(ti)供，设(she)输(shu)入(ru)端每端口(kou)(kou)(kou)不大于100uA，设(she)输(shu)出口(kou)(kou)(kou)驱动电流约500uA，标准工作(zuo)电压是5V，输(shu)入(ru)口(kou)(kou)(kou)的高(gao)低(di)电平(ping)门(men)限为(wei)0.8V(低(di)于此值为(wei)低(di)电平(ping));2V(高(gao)电平(ping)门(men)限值)。

选上拉(la)电阻(zu)(zu)时(shi)：500uA x 8.4K= 4.2即(ji)选大于(yu)8.4K时(shi)输(shu)出(chu)端能下拉(la)至(zhi)0.8V以下，此为最小阻(zu)(zu)值(zhi)，再小就拉(la)不下来(lai)了。如(ru)果输(shu)出(chu)口(kou)驱(qu)动(dong)电流较大，则阻(zu)(zu)值(zhi)可(ke)减小，保证(zheng)下拉(la)时(shi)能低(di)于(yu)0.8V即(ji)可(ke)。

当输出高(gao)电(dian)平时，忽略管子的漏电(dian)流，两输入口需(xu)200uA，200uA x15K=3V即上拉电(dian)阻(zu)压降为3V，输出口可(ke)达到(dao)2V，此(ci)阻(zu)值为最(zui)大(da)(da)阻(zu)值，再大(da)(da)就拉不(bu)到(dao)2V了(le)。选10K可(ke)用。【最(zui)大(da)(da)压降/最(zui)大(da)(da)电(dian)流、最(zui)小(xiao)压降/最(zui)小(xiao)电(dian)流】

此外，还应注意以下几点：

A、要(yao)看(kan)输出(chu)口驱动的是什么器件(jian)，如果该器件(jian)需要(yao)高电压的话，而输出(chu)口的输出(chu)电压又不(bu)够，就(jiu)需要(yao)加上拉电阻。

B、如果有上拉(la)电(dian)阻那它的端口(kou)在默认值为高电(dian)平，你要控制(zhi)(zhi)它必须用低(di)电(dian)平才能控制(zhi)(zhi)如三态门(men)电(dian)路(lu)三极管(guan)(guan)的集电(dian)极，或(huo)二极管(guan)(guan)正极去控制(zhi)(zhi)把上拉(la)电(dian)阻的电(dian)流拉(la)下(xia)来成为低(di)电(dian)平。

C、尤其用在接口电(dian)路(lu)中，为了(le)得(de)到(dao)确定的电(dian)平，一般采用这种方法，以(yi)保证正确的电(dian)路(lu)状(zhuang)态，以(yi)免发(fa)生(sheng)意外，比如，在电(dian)机(ji)控制中，逆变桥上下(xia)桥臂(bei)不能直(zhi)通，如果它们都(dou)用同一个单片机(ji)来驱动，必须设置初(chu)始状(zhuang)态，防止直(zhi)通。驱动尽量(liang)用灌电流。

电(dian)阻(zu)在选用(yong)(yong)时，选用(yong)(yong)经(jing)过计算后与标准值最(zui)相近(jin)的一个。

P0为什么要上拉电阻原因有：

1、 P0口(kou)片内无上拉(la)电阻(zu)

2、 P0为I/O口(kou)工作状态(tai)时(shi)，上方FET被关断，从而输出(chu)脚(jiao)浮(fu)空，因此P0用于(yu)输出(chu)线时(shi)为开漏输出(chu)。

3、 由(you)于片内无上拉(la)电阻，上方(fang)FET又被关(guan)断(duan)，P0输出1时(shi)无法拉(la)升端口电平。

P0是(shi)双向(xiang)(xiang)口(kou)，其它P1，P2，P3是(shi)准(zhun)(zhun)双向(xiang)(xiang)口(kou)。准(zhun)(zhun)双向(xiang)(xiang)口(kou)是(shi)因为(wei)在读外(wai)部数据时要先“准(zhun)(zhun)备(bei)”一下，为(wei)什么要准(zhun)(zhun)备(bei)一下呢(ni)?

单片机在读(du)准双向口(kou)的端(duan)(duan)(duan)口(kou)时(shi)，先应给(ji)端(duan)(duan)(duan)口(kou)锁存(cun)器赋(fu)1，目(mu)的是使FET关(guan)断，不至于因片内(nei)FET导(dao)通使端(duan)(duan)(duan)口(kou)钳制(zhi)在低电平(ping)。

上下拉一(yi)般选10k。

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