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上拉电阻和下拉电阻

发布时间:2012-12-04

拉电阻一般是一端接电源,一端接芯片管脚的电路中的电阻,下拉电阻一般是指一端接芯片管脚一端接地的电阻。
 
所谓上,就是指高电平;所谓下,是指低电平。上拉,就是通过一个电阻将信号接电源,一般用于时钟信号数据信号等。下拉,就是通过一个电阻将信号接地,一般用于保护信号。
这是根据电路需要设计的,主要目的是为了防止干扰,增加电路的稳定性。
假如没有上拉,时钟和数据信号容易出错,毕竟,CPU的功率有限,带很多BUS线的时候,提供高电平信号有些吃力。而一旦这些信号被负载或者干扰拉下到某个电压下,CPU无法正确地接收信息和发出指令,只能不断地复位重启。
假如没有下拉,保护电路极易受到外界干扰,使CPU误以为被保护对象出问题而采取保护动作,导致误保护。至于上拉下拉,要根据电路要求来设置。
 
 上拉电阻和下拉电阻
 
如上图的两个Bias Resaitor 电阻就是上拉电阻和下拉电阻。图中,上部的一个Bias Resaitor 电阻因为是接地,因而叫做下拉电阻,意思是将电路节点A的电平向低方向(地)拉;同样,图中,下部的一个Bias Resaitor 电阻因为是电源(正),因而叫做上拉电阻,意思是将电路节点A的电平向高方向(电源正)拉。当然,许多电路中上拉下拉电阻中间的那个12k电阻是没有的或者看不到的。我找来这个图是RS-485/RS-422总线上的,可以一下子认识上拉下拉的意思。但许多电路只有一个上拉或下拉电阻,而且实际中,还是上拉电阻的为多。
上拉下拉电阻的主要作用是在电路驱动器关闭时给线路(节点)以一个固定的电平。
 
1 在RS-485总线中,它们的主要作用就是在线路所有驱动器都释放总线时让所有节点的A-B端电压在200mV或200mV以上(不考虑极性)。不然,如果接收器输入端A和B间的电平低于±200mV(绝对值小于200mV),接收器输出的逻辑电平将被当作所传输数据的末位而被接收起来,这样显然是极容易产生通讯错误的。
 
2 最容易见到的上拉电阻应当是NE555电路7脚作为输出用的时候。实际上,它和一个三极管的C极或MOS管的D极有一个电阻接到电源+上是一样道理的。它的作用就是:当管子(晶体管或MOS管)输入关断电平时,C极或D极有一个高电平(空载时约等于电源电压);当管子(晶体管或MOS管)输入导通电平时,C极或D极将与电源地(-)接通,因而有一个低电平。理想的应为0V,但因为管子有导通电阻,因而有一定的电压,不同的管子可能不一样,相同的管子也可能因参数差异而小有差别,即便是真正的金属接触的电源开关,也是有接触电阻/导通压降(虽然不同电流下压降不同)的;仅仅就导通而言,对于不同系列的集成电路来说,因为应用对象不同,导通后的输出电压有不同的规定,典型是TTL电平和CMOS电平的不同。这方面超过了本问题的内容,将日志里另外处理。
 
上拉电阻和下拉电阻

上拉电阻的作用?
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。
 
上拉电阻和下拉电阻

下拉电阻的选择
下拉电阻的设定的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)。
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