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hamipeter 发表于 2012-5-8 23:13:17

对上拉下拉电阻的作用作个总结（想了解的过来看看）

本帖最后由 hamipeter 于 2012-5-9 00:34 编辑

一、定义：
上拉就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平！电阻同时起限流作用！下拉同理！
上拉是对器件注入电流，下拉是输出电流；弱强只是上拉电阻的阻值不同，没有什么严格区分；对于非集电极（或漏极）开路输出型电路（如普通门电路）提升电流和电压的能力是有限的，上拉电阻的功能主要是为集电极开路输出型电路输出电流通道。
二、上下拉电阻作用：
1、提高电压准位：a.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。b.OC门电路必须加上拉电阻，以提高输出的搞电平值。
2、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。
3、N/A pin防静电、防干扰：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。同時管脚悬空就比较容易接受外界的电磁干扰。
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，加上下拉电阻是电阻匹配，有效的抑制反射波干扰。
5、预设空间状态/缺省电位：在一些 CMOS 输入端接上或下拉电阻是为了预设缺省电位. 当你不用这些引脚的时候, 这些输入端下拉接 0 或上拉接 1。在I2C总线等总线上，空闲时的状态是由上下拉电阻获得
6. 提高芯片输入信号的噪声容限：输入端如果是高阻状态，或者高阻抗输入端处于悬空状态，此时需要加上拉或下拉，以免收到随机电平而影响电路工作。同样如果输出端处于被动状态，需要加上拉或下拉，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。
{电源到元件间的叫上拉电阻,作用是平时使该脚为高电平
地到元件间的叫下拉电阻,作用是平时使该脚为低电平
上拉电阻和下拉电阻的范围由器件来定(我们一般用10K)
+Vcc
+------+=上拉电阻
|+-----+
|元件|
|+-----+
+------+=下拉电阻
-Gnd
一般来说上拉或下拉电阻的作用是增大电流，加强电路的驱动能力
比如说51的p1口
还有，p0口必须接上拉电阻才可以作为io口使用
上拉和下拉的区别是一个为拉电流，一个为灌电流
一般来说灌电流比拉电流要大
也就是灌电流驱动能力强一些}
三、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
四、原理：
上拉电阻实际上是集电极输出的负载电阻。不管是在开关应用和模拟放大，此电阻的选则都不是拍脑袋的。工作在线性范围就不多说了，在这里是讨论的是晶体管是开关应用，所以只谈开关方式。找个TTL器件的资料单独看末级就可以了，内部都有负载电阻根据不同驱动能力和速度要求这个电阻值不同，低功耗的电阻值大，速度快的电阻值小。但芯片制造商很难满足应用的需要不可能同种功能芯片做许多种，因此干脆不做这个负载电阻，改由使用者自己自由选择外接，所以就出现OC、OD输出的芯片。由于数字应用时晶体管工作在饱和和截止区，对负载电阻要求不高，电阻值小到只要不小到损坏末级晶体管就可以，大到输出上升时间满足设计要求就可，随便选一个都可以正常工作。但是一个电路设计是否优秀这些细节也是要考虑的。集电极输出的开关电路不管是开还是关对地始终是通的，晶体管导通时电流从负载电阻经导通的晶体管到地，截止时电流从负载电阻经负载的输入电阻到地，如果负载电阻选择小点功耗就会大，这在电池供电和要求功耗小的系统设计中是要尽量避免的，如果电阻选择大又会带来信号上升沿的延时，因为负载的输入电容在上升沿是通过无源的上拉电阻充电，电阻越大上升时间越长，下降沿是通过有源晶体管放电，时间取决于器件本身。因此设计者在选择上拉电阻值时，要根据系统实际情况在功耗和速度上兼顾。
3.从IC(MOS工艺)的角度,分别就输入/输出引脚做一解释:
1. 对芯片输入管脚, 若在系统板上悬空(未与任何输出脚或驱动相接)是比较危险的.因为此时很有可能输入管脚内部电容电荷累积使之达到中间电平(比如1.5V), 而使得输入缓冲器的PMOS管和NMOS管同时导通, 这样一来就在电源和地之间形成直接通路, 产生较大的漏电流, 时间一长就可能损坏芯片. 并且因为处于中间电平会导致内部电路对其逻辑(0或1)判断混乱. 接上上拉或下拉电阻后, 内部点容相应被充(放)电至高(低)电平, 内部缓冲器也只有NMOS(PMOS)管导通, 不会形成电源到地的直流通路. (至于防止静电造成损坏, 因芯片管脚设计中一般会加保护电路, 反而无此必要).
2. 对于输出管脚:
1)正常的输出管脚(push-pull型), 一般没有必要接上拉或下拉电阻.
2)OD或OC(漏极开路或集电极开路)型管脚,
这种类型的管脚需要外接上拉电阻实现线与功能(此时多个输出可直接相连. 典型应用是: 系统板上多个芯片的INT(中断信号)输出直接相连, 再接上一上拉电阻, 然后输入MCU的INT引脚, 实现中断报警功能).
其工作原理是:
在正常工作情况下, OD型管脚内部的NMOS管关闭, 对外部而言其处于高阻状态, 外接上拉电阻使输出位于高电平(无效中断状态); 当有中断需求时, OD型管脚内部的NMOS管接通, 因其导通电阻远远小于上拉电阻, 使输出位于低电平(有效中断状态). 针对MOS 电路上下拉电阻阻值以几十至几百K为宜.
(注: 此回答未涉及TTL工艺的芯片, 也未曾考虑高频PCB设计时需考虑的阻抗匹配, 电磁干扰等效应.)
1, 芯片引脚上注明的上拉或下拉电阻, 是指设计在芯片引脚内部的一个电阻或等效电阻. 设计这个电阻的目的, 是为了当用户不需要用这个引脚的功能时, 不用外加元件, 就可以置这个引脚到缺省的状态. 而不会使 CMOS 输入端悬空. 使用时要注意如果这个缺省值不是你所要的, 你应该把这个输入端直接连到你需要的状态.
2, 这个引脚如果是上拉的话, 可以用于 "线或" 逻辑. 外接漏极开路或集电极开路输出的其他芯片. 组成负逻辑或输入. 如果是下拉的话, 可以组成正逻辑 "线或", 但外接只能是 CMOS 的高电平漏极开路的芯片输出, 这是因为 CMOS 输出的高, 低电平分别由 PMOS 和 NMOS 的漏极给出电流, 可以作成 P 漏开路或 N 漏开路. 而 TTL 的高电平由源极跟随器输出电流, 不适合 "线或".
3, TTL 到 CMOS 的驱动或反之, 原则上不建议用上下拉电阻来改变电平, 最好加电平转换电路. 如果两边的电源都是 5 伏, 可以直接连但影响性能和稳定, 尤其是 CMOS 驱动 TTL 时. 两边逻辑电平不同时, 一定要用电平转换. 电源电压 3 伏或以下时, 建议不要用直连更不能用电阻拉电平.
4, 芯片外加电阻由应用情况决定, 但是在逻辑电路中用电阻拉电平或改善驱动能力都是不可行的. 需要改善驱动应加驱动电路. 改变电平应加电平转换电路. 包括长线接收都有专门的芯片.

13692761901 发表于 2012-5-8 23:35:42

这个总结可以搜藏

hamipeter 发表于 2012-5-8 23:47:33

过奖了，不到之处还请批评指正！

蜂巢 发表于 2012-5-8 23:52:43

总结得不错。

lxa0 发表于 2012-5-9 00:07:35

总结的很好
希望楼主能出一本关于数字电路方面的书

zxlonggd 发表于 2012-5-9 00:27:51

学习了。。{:lol:}

zjk 发表于 2012-5-9 09:39:15

{:lol:}之前一直没太搞明白

o_oxiaocai 发表于 2012-5-9 23:45:01

很全，谢谢楼主，留着以后用到的时候再翻出来看

hqk1992 发表于 2012-5-10 00:24:17

学习了。

tomjark 发表于 2012-5-10 00:28:45

非常好的总结，mark

zhaoliang056 发表于 2012-5-10 14:46:18

总结的很到位

spiritcity 发表于 2012-5-10 23:26:58

记录下！备用！
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lcaichl 发表于 2012-5-11 11:16:34

再学习学习

hongshao 发表于 2012-5-11 11:27:22

mark~~~~~~~

hamipeter 发表于 2012-5-23 00:34:41

顶一下！！

zzh90513 发表于 2012-5-23 07:37:12

总结的不错！

zcx2012 发表于 2012-5-23 07:59:02

总结的很好

quackonchen 发表于 2012-5-24 11:19:01

总结得不错～

xue_pic 发表于 2012-5-24 11:24:07

总结的很好

tianxiaoMCU 发表于 2012-5-24 19:19:29

原来上下拉电阻还有那么多讲究，今天真是好好学习了

Lpdengsh 发表于 2012-5-25 10:07:44

不错，学习了

delphiliu 发表于 2012-5-28 21:35:30

{:victory:}{:victory:}

chengying 发表于 2012-8-20 11:33:40

mark

jz701209李 发表于 2012-8-21 20:24:07

强帖留名.....

zhanzhp001 发表于 2012-8-21 21:41:46

好贴标记·····

bluelool 发表于 2012-8-21 23:31:59

mark double

HiWorld 发表于 2012-8-21 23:32:57

上次看过一次，现在果断收藏！！

小小码字员 发表于 2012-8-25 23:36:00

上拉电阻、下拉电阻的总结。MARK!

ngyg12 发表于 2012-8-26 11:07:48

上下拉电阻，收藏

fangzhiping 发表于 2012-8-26 11:44:34

LZ辛苦了，好全面啊

michael1517 发表于 2012-11-12 23:48:57

总结的不错，挺全面

烂泥桑 发表于 2012-12-5 14:56:41

其实对我这种初学者，真正理解了的不多，但还是谢谢楼主{:lol:}

wsy2012 发表于 2012-12-5 18:07:07

学习学习                  

huangjie540 发表于 2012-12-5 20:19:03

算是学习了，顶下了{:3_41:}

司马朝阳007 发表于 2012-12-6 14:11:02

mark         

Javen19840328 发表于 2012-12-9 15:51:36

学习了mark

diyeyuye 发表于 2012-12-9 18:57:20

顶一下，好好学习啊

lycreturn 发表于 2012-12-9 19:32:39

学习了~

YOU1 发表于 2012-12-9 20:06:08

顶起学习了

moearly 发表于 2012-12-9 22:25:36

不错，不错，又学到东西啦

chuy 发表于 2012-12-10 11:36:35

最近就因为没注意LM393是OC门输出，画原理图时输出端没加上拉电阻，导致输出为一直为低电平，受教了

HJMB 发表于 2012-12-10 11:50:10

飞常的不错,谢谢!

右手戒指 发表于 2012-12-10 13:33:07

非常好，以前不明白，现在明白了

回望 发表于 2013-1-2 20:08:38

总结很好

矿大的猪 发表于 2013-1-2 22:29:18

好好学习中。。。

xCamel 发表于 2014-1-11 08:34:39

学习                  

junwugui 发表于 2014-1-11 10:10:40

可以喔！

高灿健 发表于 2014-1-11 13:35:19

谢谢了。

高灿健 发表于 2014-1-11 13:35:54

总结的很到位。

lswhome 发表于 2014-1-11 13:42:53

赶紧记号，这个对于我这种电路BC来说，很管用！！！

prow 发表于 2014-1-11 13:56:16

mark                                    

lzl000 发表于 2014-1-11 15:39:57

总结的不错，基本都想到了

奮闘ing 发表于 2014-1-11 22:36:00

不错的资料！

ywd518 发表于 2014-1-11 23:09:43

很好的总结，收藏了

kktop 发表于 2014-1-11 23:17:57

收藏了，收藏了

压坏一棵树 发表于 2014-1-11 23:25:54

谢谢楼主，受益匪浅

yangbing2020 发表于 2014-1-12 02:07:51

cool,ding{:victory:}

sunlifang159 发表于 2014-1-13 07:18:26

在学习…mark

滴答滴答下雨啦 发表于 2014-1-13 09:04:04

谢谢分享，讲的很详细

doushinide 发表于 2014-1-15 17:12:33

{:lol:}学习了 复制到手机里没事看看 省得忘了哈哈

z350126876 发表于 2014-1-15 18:48:31

1111111111111111

farmerzhangdl 发表于 2014-1-16 09:34:59

这个要收藏的

天涯学子 发表于 2014-1-16 10:50:28

很好，不错。

qianniao29 发表于 2014-1-23 13:46:19

标记一下，有空慢慢看

kaimoliang 发表于 2014-1-24 10:13:17

之前不懂真正的物理作用。

luhuizszw 发表于 2014-1-24 10:51:04

不错。。。。。。。。。。。。。。

野原葵 发表于 2014-1-24 12:02:40

mark 精华

心有独钟 发表于 2014-2-15 14:45:15

总结的很好

一汪老海 发表于 2014-2-21 23:48:18

讲得挺好的，谢谢分享。

stalk12 发表于 2014-2-23 16:44:09

楼主厚积薄发，电源到元件间的叫上拉电阻,作用是平时使该脚为高电平
地到元件间的叫下拉电阻,作用是平时使该脚为低电平

stalk12 发表于 2014-2-23 16:51:39

电源到元件间的叫上拉电阻,作用是平时使该脚为高电平
地到元件间的叫下拉电阻,作用是平时使该脚为低电平

楼主厚积薄发啊

15813191501 发表于 2014-2-25 23:49:47

不错，学习一下。

木君之上 发表于 2014-2-26 09:20:28

总结的相当好，其实这个问题早就遇到了，但是还是模糊的概念，现在终于清楚了

jzhang123 发表于 2014-2-26 09:37:24

飘过。。。。

mydust 发表于 2014-3-1 20:10:46

这个总结可以搜藏

wjy80 发表于 2014-3-1 23:54:17

总结得蛮全的！顶一个！

cld795 发表于 2014-3-2 21:31:46

很好…………

dltshuiyu 发表于 2014-3-2 21:42:34

收藏。。good！

lyc2010 发表于 2014-3-2 22:39:46

受到了很大的启发，多谢楼主

liuzhen526 发表于 2014-3-3 09:26:05

mark 上下拉电阻

竹风xu 发表于 2014-3-3 19:37:13

学习了！

wwj868 发表于 2014-3-29 22:05:50

楼主这个总结好

wildcat7261 发表于 2014-4-2 21:37:59

学习了            

yangbing2020 发表于 2014-4-2 22:11:41

{:handshake:}{:handshake:}{:handshake:}{:handshake:}

wildone 发表于 2014-4-10 14:09:29

学习了。。

biqi 发表于 2014-4-11 16:51:01

总结很到位，感觉描述实在，易懂{:handshake:}

电子小生 发表于 2014-4-11 20:01:58

mark                     

电子小生 发表于 2014-4-11 20:02:13

mark                     

电子小生 发表于 2014-4-11 20:02:30

mark                     

jiwx2011 发表于 2014-4-11 20:18:28

这个总结的不错。

huangxiaowei 发表于 2014-4-12 14:48:26

必须顶，谢谢

祥云千里 发表于 2014-4-12 18:04:34

收藏下来好好看

lidreamer 发表于 2014-4-12 22:13:30

好东西啊 ！

magsino 发表于 2014-4-28 21:21:14

学习了 楼主辛苦整理 感谢万分

a752109494 发表于 2014-4-30 22:41:53

总结的不错

lydmom 发表于 2014-4-30 22:51:40

好历害，{:handshake:}这种 结不错

hljmlb20060607 发表于 2014-8-18 10:02:19

很受用，学习了，收藏一份，楼主辛苦{:smile:}

yddoo 发表于 2014-8-26 11:11:42

谢谢楼主学习了好多

guo__qiu 发表于 2014-8-26 12:17:35

谢楼主了

muyitaozhi 发表于 2014-8-28 11:45:16

真心感谢楼主！

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