上拉電阻、下拉電阻 / 拉電流、灌電流 / 扇出系數(shù)知識
上拉電阻的工作原理電路圖
如上圖所示,上部的一個Bias Resaitor 電阻因為是接地,因而叫做下拉電阻,意思是將電路節(jié)點A的電平向低方向(地)拉;同樣,圖中下部的一個Bias Resaitor 電阻因為接電源(正),因而叫做上拉電阻,意思是將電路節(jié)點A的電平向高方向(電源正)拉。當然,許多電路中上拉電阻和下拉電阻中間的那個12k電阻是沒有的或者是看不到的。 上圖是RS-485/RS-422總線上的,可以一下子認識上拉電阻和下拉電阻的意思。但許多電路只有一個上拉電阻或下拉電阻,而且實際中,還是上拉電阻的為多。在數(shù)字電路中不用的輸入腳都要接固定電平,通過1k電阻接高電平或接地。
1、定義:
上拉就是將不確定的信號通過一個電阻嵌位在高電平!電阻同時起限流作用!下拉同理!
上拉是對器件注入電流,下拉是輸出電流
弱強只是上拉電阻的阻值不同,沒有什么嚴格區(qū)分
對于非集電極(或漏極)開路輸出型電路(如普通門電路)提升電流和電壓的能力是有限的,上拉電阻的功能主要是為集電極開路輸出型電路輸出電流通道。
2、為什么要使用拉電阻:
一般作單鍵觸發(fā)使用時,如果IC本身沒有內(nèi)接電阻,為了使單鍵維持在不被觸發(fā)的狀態(tài)或是觸發(fā)后回到原狀態(tài),必須在IC外部另接一電阻。
數(shù)字電路有三種狀態(tài):高電平、低電平、和高阻狀態(tài),有些應(yīng)用場合不希望出現(xiàn)高阻狀態(tài),可以通過上拉電阻或下拉電阻的方式使處于穩(wěn)定狀態(tài),具體視設(shè)計要求而定!
一般說的是I/O端口,有的可以設(shè)置,有的不可以設(shè)置,有的是內(nèi)置,有的是需要外接,I/O端口的輸出類似于一個三極管的C,當C接通過一個電阻和電源連接在一起的時候,該電阻成為上C拉電阻,也就是說,如果該端口正常時為高電平,C通過一個電阻和地連接在一起的時候,該電阻稱為下拉電阻,使該端口平時為低電平,作用嗎:
比如:當一個接有上拉電阻的端口設(shè)為輸如狀態(tài)時,他的常態(tài)就為高電平,用于檢測低電平的輸入。
上拉電阻是用來解決總線驅(qū)動能力不足時提供電流的。一般說法是拉電流,下拉電阻是用來吸收電流的,也就是灌電流。
拉電流與灌電流
1、概念
拉電流和灌電流是衡量電路輸出驅(qū)動能力(注意:拉、灌都是對輸出端而言的,所以是驅(qū)動能力)的參數(shù),這種說法一般用在數(shù)字電路中。這里首先要說明,芯片手冊中的拉、灌電流是一個參數(shù)值,是芯片在實際電路中允許輸出端拉、灌電流的上限值(允許最大值)。而下面要講的這個概念是電路中的實際值。由于數(shù)字電路的輸出只有高、低(0,1)兩種電平值,高電平輸出時,一般是輸出端對負載提供電流,其提供電流的數(shù)值叫“拉電流”;低電平輸出時,一般是輸出端要吸收負載的電流,其吸收電流的數(shù)值叫“灌(入)電流”。
對于輸入電流的器件而言:灌入電流和吸收電流都是輸入的,灌入電流是被動的,吸收電流是主動的。如果外部電流通過芯片引腳向芯片內(nèi)‘流入’稱為灌電流(被灌入);反之如果內(nèi)部電流通過芯片引腳從芯片內(nèi)‘流出’稱為拉電流(被拉出)2、為什么能夠衡量輸出驅(qū)動能力
當邏輯門輸出端是低電平時,灌入邏輯門的電流稱為灌電流,灌電流越大,輸出端的低電平就越高。由三極管輸出特性曲線也可以看出,灌電流越大,飽和壓降越大,低電平越大。然而,邏輯門的低電平是有一定限制的,它有一個最大值UOLMAX。在邏輯門工作時,不允許超過這個數(shù)值,TTL邏輯門的規(guī)范規(guī)定UOLMAX ≤0.4~0.5V。所以,灌電流有一個上限。
當邏輯門輸出端是高電平時,邏輯門輸出端的電流是從邏輯門中流出,這個電流稱為拉電流。拉電流越大,輸出端的高電平就越低。這是因為輸出級三極管是有內(nèi)阻的,內(nèi)阻上的電壓降會使輸出電壓下降。拉電流越大,輸出端的高電平越低。然而,邏輯門的高電平是有一定限制的,它有一個最小值UOHMIN。在邏輯門工作時,不允許超過這個數(shù)值,TTL邏輯門的規(guī)范規(guī)定UOHMIN ≥2.4V。所以,拉電流也有一個上限。
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