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。下拉同理,也是将不确定的信号通过一个电阻钳位在
低电平。
原理
在上拉电阻所连接的导线上,如果外部组件未启用,上拉电阻则“微弱地”将
输入电压信号“
拉高”。当外部组件未连接时,对输入端来说,外部“看上去”就是高阻抗的。这时,通过上拉电阻可以将输入端口处的电压拉高到高电平。如果外部组件启用,它将取消上拉电阻所设置的
高电平。通过这样,上拉电阻可以使引脚即使在未连接外部组件的时候也能保持确定的逻辑电平。
作用
1、当TTL电路驱动
CMOS电路时,如果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。
2、OC门电路必须使用上拉电阻,以提高输出的高电平值。
3、为增强输出引脚的
驱动能力,有的单片机管脚上也常使用上拉电阻。
4、在
CMOS芯片上,为了防止静电造成损坏,不用的管脚不能悬空,一般接上拉电阻以降低
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、
下拉电阻使电阻匹配,有效的抑制反射波干扰。
缺点
上拉电阻的缺点是当电流流经时其将消耗额外的能量,并且可能会引起输出电平的延迟。某些逻辑芯片对于经过上拉电阻引入的电源供应瞬间状态较为敏感,这样就迫使为上拉电阻配置独立的、带有
滤波的
电压源。
概念
就是从电源高电平引出的电阻接到输出端。
1、如果电平用
OC(
集电极开路,TTL)或OD(漏极开路,CMOS)输出,那么不用上拉电阻是不能工作的, 这个很容易理解,管子没有电源就不能输出高电平了。
2、如果输出电流比较大,输出的电平就会降低(电路中已经有了一个上拉电阻,但是电阻太大,压降太高),就可以用上拉电阻提供电流分量, 把电平“拉高”。(就是并一个电阻在
IC内部的上拉电阻上,这时总电阻减小,总电流增大)。当然管子按需要工作在
线性范围的上拉电阻不能太小。当然也会用这个方式来实现门电路电平的匹配。
注意事项
需要注意的是,上拉电阻太大会引起输出电平的延迟。(RC延时)
一般
CMOS门电路输出不能给它悬空,都是接上拉电阻设定成高电平。
下拉电阻:和上拉电阻的原理差不多, 只是拉到GND去而已。 那样
电平就会被拉低。 下拉电阻一般用于设定
低电平或者是
阻抗匹配(抗
回波干扰)。
上拉电阻阻值的选择原则包括:
1、从节约功耗及芯片的
灌电流能力考虑应当足够大;电阻大,电流小。
2、从确保足够的驱动电流考虑应当足够小;电阻小,电流大。
3、对于高速电路,过大的上拉电阻可能边沿变平缓。
综合考虑以上三点,通常在1k到10k之间选取。对下拉电阻也有类似道理。
使用原因
一般作
单键触发使用时,如果IC本身没有内接电阻,为了使单键维持在不被触发的状态或是触发后回到原状态,必须在IC外部另接一电阻。
数字电路有三种状态:高电平、低电平、和
高阻状态,有些应用场合不希望出现高阻状态,可以通过上拉电阻或下拉电阻的方式使处于
稳定状态,具体视设计要求而定!
一般说的是I/O端口,有的可以设置,有的不可以设置,有的是内置,有的是需要外接,I/O端口的输出类似于一个
三极管的C,当C接通过一个电阻和电源连接在一起的时候,该电阻成为上拉电阻,也就是说,该端口正常时为高电平;C通过一个电阻和地连接在一起的时候,该电阻称为下拉电阻。
上拉电阻是用来解决总线驱动能力不足时提供电流的问题的。一般说法是上拉增大电流,下拉电阻是用来吸收电流。
应用
一个上拉电阻可以设置在连接
逻辑门和其输入端之间。例如,一个输入信号可以被一个电阻拉高,而一个开关或者带跳线可以将输入端和地相连。这可以被用作信息配置、选择,或者对
外部设备信号进行检错纠错。
上拉电阻可以在
逻辑设备不提供电流的时候工作。
集电极开路就具有上拉电阻,这样的电路
输出信号常常在驱动外部设备、
组合逻辑电路、多个设备连接到一个总线的情况里应用。
上拉电阻可以和其他逻辑设备一起焊接在同一个电路板上。许多
微控制器希望嵌入式控制
应用程序使用内部的、可编程的上拉电阻,减少对外部组件的需求。
如何选择上拉电阻
A、要看输出口驱动的是什么器件,如果该器件需要
高电压的话,而输出口的
输出电压又不够,就需要加上拉电阻。
B、如果有上拉电阻那它的端口在
默认值为高电平,你要控制它必须用低电平才能控制如三态门电路三极管的
集电极,或
二极管正极去控制把上拉电阻的电流拉下来成为低电平。反之,
C、尤其用在
接口电路中,为了得到确定的电平,一般采用这种方法,以保证正确的电路状态,以免发生意外,比如,在
电机控制中,逆变桥上下桥臂不能直通,如果它们都用同一个
单片机来驱动,必须设置初始状态。防止直通!
D、驱动尽量用灌电流。