0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

上拉电阻为何能上拉?下拉电阻为何能下拉?

fcsde-sh 来源:张飞实战电子 2020-04-28 14:17 次阅读

电阻在电路中起限制电流的作用。上拉电阻和下拉电阻是经常提到也是经常用到的电阻。在每个系统的设计中都用到了大量的上拉电阻和下拉电阻。

在上拉电阻和下拉电阻的电路中,经常有的疑问是:上拉电阻为何能上拉?下拉电阻为何能下拉?下拉电阻旁边为何经常会串一个电阻?

简单概括为:电源到器件引脚上的电阻叫上拉电阻,作用是平时使该引脚为高电平,地到器件引脚上的电阻叫下拉电阻,作用是平时使该引脚为低电平。低电平在IC内部与GND相连接;高电平在IC内部与超大电阻相连接。

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。对于非集电极(或漏极)开路输出型电路(如普通门电路,其提升电流和电压的能力是有限的,上拉和下拉电阻的主要功能是为集电极开路输出型电路提供输出电流通道。

上拉是对器件注入电流,下拉是输出电流;强弱只是上拉或下拉电阻的阻值不同,没有什么严格区分。

当IC的I/O端口,节点为高电平时,节点处和GND之间的阻抗很大,可以理解为无穷大,这个时候通过上拉电阻(如4.7K欧,10K欧电阻)接到VCC上,上拉电阻的分压几乎可以忽略不计;当I/O端口节点需要为低电平时,直接接GND就可以了,这个时候VCC与GND是通过刚才的上拉电阻(如4.7K欧,10K欧电阻)连接的,通过的电流很小,可以忽略不计。

电平值的大小、高低是相对于地电平来说的,因此在看电平值的大小时要参考地的电平值来看。看看那些引脚是否接到地上,与自己是否连接外围器件没有关系,因为其实高电平还是低电平是相对于地平面来说的。

在节点与+5V之间接10K欧或4.7K欧的上拉电阻,能够把这个节点的电位拉上来,往往这个节点要求应用单片机或其它控制器来控制它(及这个节点与I/O连接)为高电平或低电平。

如果单纯的想要使这个节点成为高电平,并且输出阻抗非常大,则直接接电源也无妨,但是如果单片机要使这个节点拉低,即单片机内部使节点接地,这样5V电源和地之间就短路了。

另外,当要求这个节点为高电平时,这个节点和地之间的阻抗一般非常大,如100K欧的阻抗,当上拉一个10K欧的电阻,这个点分得的电压为100K欧/(100K+10K)*5V=4.5V,这样也可以拉到高电平。而当要求这个节点为低电平时,只要把它和地连接就可以了,电源和地之间有一个10K偶的电阻,这样就不会短路了。

当低电平时,电源和地之间有一个负载形成的回路,有时候这个节点会再串接一个电阻,因为电流流向阻抗低的地方,所以电流会通过与电源相连的电阻流向地,而不是流向这个与节点相连的电阻,因为这个节点连接的电阻阻抗高,所以低电平时这个点的电势就是低电平。

可以这么认为,对于IC的I/O端口来说,IC内部通过控制高低电平相当于控制这个O/O口与其内部的GND或非常大的电阻相连,如100K欧。当I/O口为低电平0V时,在IC内部,是控制IC芯片O/O口的引脚在芯片内与GND连接;当I/O口为高电平时,如5V。

这个时候I/O口引脚在芯片内是与非常大的电阻,如100K欧相连接的,有时在I/O节点处会再串接一个小电阻值的电阻,如68欧。因为电流流向阻抗低的地方,所以当芯片内部的I/O端口欧与GND相连为低电平时,电源与上拉电阻及芯片内部的GND形成环路进行流通。这时I/O口节点处的电流就会流向芯片内部的GND,因为节点处串接了一个小阻值的电阻。相对于GND来说是高阻,就是大一点点也是高阻,所以电流就不会流过这个串联的电阻。

当用下拉电阻时(所谓的上拉和下拉都是针对高阻态而言的),当I/O口为高阻态时,通过上拉电阻能够让其保持在高电平状态;具体如上文所述:当I/O端口为高阻态时,用下拉电阻把这个口与GND相连接,高阻态电阻值很大,可以理解为断开。实就是和芯片内部的阻值很大的电阻相连接,下拉的时候拉到地上了,没有电流,电平值为0,除非是给这个引脚赋予一个高电平值它才能够起作用。

上拉和下拉电阻的作用概括如下:

1

提高电压准位

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,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;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

有的单片机引脚上也常使用上拉电阻。

3

N/A引脚(没有连接的引脚)防静电、防干扰

在CMOS芯片上,为了防止静电造成损坏,不用的引脚不能悬空,一般接上拉电阻降低输入阻抗,提供泄荷通路。同时引脚悬空就比较容易接收外界的电磁干扰。

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,加上下拉电阻使电阻匹配,能有效的抑制反射波干扰。

5

预设空间状态/默认电位

在一些CMOS输入端接上拉或下拉电阻是为了预设默认电位。当不用这些引脚时,这些输入端下拉接低电平或上拉接高电平。在I2C等总线上空闲时的状态是由上下拉电阻获得的。

6

提高芯片输入信号的噪声容限

输入端如果是高阻状态,或高阻抗输入端处于悬空状态,此时需要加上拉或下拉电阻,以免受到随机电平的影响,进而影响电路工作。同样,如果输出端处于被动状态,需要加上拉或下拉电阻,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。

在BJT晶体三极管的基极端,上拉电阻和下拉电阻也起着至关重要的作用。在三极管的电路应用中,串接在基极上的电阻起限制基级电流的作用,如下图中的R2所示,

如下图中的R5所示,上拉电阻使三极管基极的输入电平在默认情况下是高电平输入,当CPU有低电平信号输出时,外围电路响应,下拉电阻使晶体管的基极输入在默认情况下拉到低电平,如下图中的R6所示。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 电阻
    +关注

    关注

    86

    文章

    5571

    浏览量

    172989
  • 电路
    +关注

    关注

    173

    文章

    5984

    浏览量

    173237
  • 引脚
    +关注

    关注

    16

    文章

    1224

    浏览量

    51090

原文标题:5分钟图解上拉电阻和下拉电阻的原理与作用!

文章出处:【微信号:fcsde-sh,微信公众号:fcsde-sh】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    相关推荐

    电阻阻值怎么选择

    在电子电路设计中,电阻是一种常用的元件,它的阻值选择至关重要,需要综合考虑多个因素来确定合适的阻值。 一、功耗因素 功耗是选择
    的头像 发表于 02-05 17:25 144次阅读

    下拉电阻的使用方法

    电阻是把一个信号通过一个电阻接到电源(Vcc),下拉电阻是一个信号通过一个
    的头像 发表于 11-07 10:22 772次阅读
    上<b class='flag-5'>下拉</b><b class='flag-5'>电阻</b>的使用方法

    电阻下拉电阻有什么区别?#硬件工程师 #电路设计 #扬兴科技

    电阻
    扬兴科技
    发布于 :2024年09月26日 16:41:20

    电路设计基础:电阻下拉电阻分析

    电阻下拉电阻 在电子元器件间中,并不存在上电阻
    发表于 08-22 13:59

    求助,关于GPIO4和GPIO5电阻问题求解

    无上,其他的 GPIO 口均有。 由于是内部配置,所以如需下拉,需外部加
    发表于 07-19 14:06

    请问ESP8266 GPIO的内部/下拉电阻范围有多大?

    ESP8266 GPIO的内部/下拉电阻范围有多大?
    发表于 07-08 07:16

    STM32F103XX引脚低时,什么时候加下拉电阻,什么时候不加呢?

    想通过串口给stm32f103xx烧写程序,这时boot0:boot1,要设置为1:0模式,在给boot1引脚低时我犹豫了,该不该加下拉电阻呢?boot0拉高时,该不该加上
    发表于 05-08 07:58

    电阻下拉电阻的用处和区别介绍

    电阻下拉电阻是电子电路设计中常用的两种电阻。尽管它们有共同点,例如影响电路的阻抗特性和限制
    的头像 发表于 05-02 15:18 5433次阅读
    <b class='flag-5'>上</b><b class='flag-5'>拉</b><b class='flag-5'>电阻</b>和<b class='flag-5'>下拉</b><b class='flag-5'>电阻</b>的用处和区别介绍

    电阻如何实现低功耗设计

    电阻有助于降低系统的总功耗,同时保持电路的功能性和稳定性。那么电阻如何实现低功耗设计呢?
    的头像 发表于 05-02 15:00 1204次阅读

    电阻的作用是什么

    电阻是一种用于保证输入信号为预期逻辑电平的电阻元件。
    的头像 发表于 05-02 14:51 3957次阅读
    <b class='flag-5'>上</b><b class='flag-5'>拉</b><b class='flag-5'>电阻</b>的作用是什么

    最全讲解上下拉电阻下拉电阻的选择与上下拉电阻的应用

    在电子元器件间中,并不存在上电阻下拉电阻这两种实体的电阻,之所以这样称呼,原因是根据电阻不同
    的头像 发表于 04-09 15:13 1w次阅读
    最全讲解上<b class='flag-5'>下拉</b><b class='flag-5'>电阻</b> 上<b class='flag-5'>下拉</b><b class='flag-5'>电阻</b>的选择与上<b class='flag-5'>下拉</b><b class='flag-5'>电阻</b>的应用

    MCU电路上电阻下拉电阻的概念

    当开关闭合时,MCU IO检测到0,但是当时开关开启时,IO引脚处于floating状态,容易受干扰而处于未知状态。 这时可以在IO口上加一个电阻到Vdd,这样开关断开时就能保证电平是固定的高电平1,这个电阻就叫做上
    发表于 03-29 11:27 2200次阅读
    MCU电路上<b class='flag-5'>拉</b><b class='flag-5'>电阻</b>、<b class='flag-5'>下拉</b><b class='flag-5'>电阻</b>的概念

    STM32cubemx在开漏和推挽输出模式下电阻下拉电阻有什么作用和区别?

    只配置过输入的时候下拉电阻。不知道在开漏和推挽输出模式下
    发表于 03-27 07:20

    电阻下拉电阻是什么

    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。而下拉电阻是直接接到地上,接
    发表于 02-29 12:39 4574次阅读
    <b class='flag-5'>上</b><b class='flag-5'>拉</b><b class='flag-5'>电阻</b>和<b class='flag-5'>下拉</b><b class='flag-5'>电阻</b>是什么

    请为cx3的io口没有内部电阻下拉电阻吗?

    ,CyU3PGpioSetValue,在配置参数里CyU3PGpioSimpleConfig_t的结构里,没有看到此io口是否可以配置内部下拉电阻。请为cx3的io口没有内部
    发表于 02-28 06:25