上、下拉電阻的作用

上、下拉電阻的作用

上、下拉電阻的作用

上下拉電阻:

1、當TTL電路驅動COMS電路時,如果TTL電路輸出的高電平低於CMOS電路的最低高電平(一般爲3.5V),這時就需要在TTL的輸出端接上拉電阻,以提高輸出高電平的值。

2、OC門電路必須加上拉電阻,以提高輸出的高電平值。

3、爲加大輸出引腳的驅動能力,有的單片機管腳上也常使用上拉電阻。

4、在CMOS芯片上,爲了防止靜電造成損壞,不用的管腳不能懸空,一般接上拉電阻產生降低輸入阻抗,提供泄荷通路。

5、芯片的管腳加上拉電阻來提高輸出電平,從而提高芯片輸入信號的噪聲容限增強抗干擾能力。

6、提高總線的抗電磁干擾能力。管腳懸空就比較容易接受外界的電磁干擾。

7、長線傳輸中電阻不匹配容易引起反射波干擾,加上下拉電阻是電阻匹配,有效的抑制反射波干擾。

上拉電阻阻值的選擇原則包括:

1、從節約功耗及芯片的灌電流能力考慮應當足夠大;電阻大,電流小。

2、從確保足夠的驅動電流考慮應當足夠小;電阻小,電流大。

3、對於高速電路,過大的上拉電阻可能邊沿變平緩。綜合考慮

以上三點,通常在1k到10k之間選取。對下拉電阻也有類似道理

電阻的具體取值怎麼計算的?

上拉電阻是不是應該是接Vcc再接電阻,然後接到管腳上的?

一般上下拉的電阻取值都有個特定的範圍,不能太大,也不能太小.都在幾K到幾十K之間吧,具體的還要看電路要求.

至於接法,上拉電阻簡單來說就是把電平拉高,通常用4.7-10K的電阻接到Vcc電源,下拉電阻則是把電平拉低,電阻接到GND地線上。所以是接電源或者接地,再接到需要拉高或者拉地電平的節點上的.

一般說來,不光是重要的信號線,只要信號在一段時間內可能出於無驅動狀態,就需要處理。

比如說,一個CMOS門的輸入端阻抗很高,沒有處理,在懸空狀況下很容易撿拾到干擾,如果能量足夠甚至會導致擊穿或者閂鎖,導致器件失效。祈禱輸入的保護二極管安全工作吧。如果電平一直處於中間態,那輸出就可能是不確定的情況,也可能是上下MOS都導通,對器件壽命造成影響。

總線上當所有的器件都處於高阻態時也容易有干擾出現。因爲這時讀寫控制線處於無效狀態,所以不一定會引起問題。你如果覺得自己能夠接受的話也就將就了。但是這時你就要注意到,控制線不能懸空,不然……

TTL電路的輸入端是一個發射極開路引出的結構,拉高或者不接都是高電平,但是強烈建議不要懸空不接。

上拉還是下拉?要看需要。一方面器件可能又要求,另一方面,比如總線上兩個器件,使能控制都是高有效,那麼最好下拉,否則當控制信號沒有建立的時候就會出現兩個衝突,可能燒片。如果計算機總線上面掛了一個D/A,上電覆位信號要對它清零或者預置,那麼總線可以上下拉到你需要的數字。

至於上下拉電阻的大小,這個情況就比較多了。CMOS輸入的阻抗很高,上下拉電阻阻值可以大一些,一般低功耗電路的阻值取得都比較大,但是抗干擾能力相應比較弱一些。

很多場合下拉電阻取值比上拉電阻要小,這個是歷史遺留問題。如上面所說,TTL電路上拉時輸入3集管基射反偏,沒有什麼電流,但是下拉時要能夠使得輸入晶體管工作,這個在TTL的手冊中可以查到。

也是爲了這個歷史遺留問題,有些CMOS器件內部採用了上拉,這時它會告訴你可以不處理這些管腳,但是這時你就要注意了,因爲下拉再用10K可能不好使,因爲也許內置的20K電阻和外置的10K把電平固定在了1V左右。

有時候你會看到150歐姆或者50歐姆左右的上下拉電阻,尤其是在高速電路中會看到。

150歐姆電阻下拉一般在PECL邏輯中出現。PECL邏輯輸出級是設計開路的電壓跟隨器,需要你用電阻來建立電壓。

50歐姆的電阻在TTL電路中用的不多,因爲靜態功耗實在是比較大。在CML電路和PECL電路中兼起到了端接和偏置的作用。CML電路輸出級是一對集電極開路的三極管,需要一個上拉電阻來建立電平。這個電阻可以放在發送端,那麼接受端還需要端接處理,也可以放到接受端,這時候端接電阻和偏置電阻就是一個。PECL電路結構上就好像CML後面跟了一個射極跟隨器。

OC 門也使用上拉電阻,這個和CML有一點相像,但是還不太一樣。CML和PECL電路中三極管工作在線形區,而普通門電路和OC/OD門工作在飽和區。 OC/OD門電路常用作電平轉換或者驅動,但是其工作速度不會太快。爲什麼?在OC/OD門中,上拉電阻不能太小,否則功耗會很大。而一般門的負載呈現出一個電容,負載越多,電容越大。當由高到低跳變時,電容的放電通過輸出端下拉的MOS或者Bipolar管驅動,速度一般還是比較快的,但是由低到高跳變的時候,就需要通過上拉電阻來完成,R大了幾十甚至上百倍,假設C不變,時間常數相應增加同樣的倍數。這個在示波器上也可以明顯的看出:上升時間比下降時間慢了很多。其實一般門電路上拉比下拉的驅動能力都會差一些,這個現象都存在,只不過不太明顯罷了?

在總線的上下拉電阻設計中,就要考慮同樣的問題了:總線上往往負載很重,如果你要電阻來提供一些值,你就必須保證電容能通過電阻在一定時間內放電到可接受的範圍。如果電阻太大,那麼就可能出錯。

PLD可編程上下拉,還有總線保持也相當於上下拉,可以省去外接電阻。但是有一些麻煩。

一般輸入端才需要上下拉,假設器件10K是一個可行的值,那麼10個元件並聯會等效有多大的輸入上拉電阻?1K。

也就是說,如果你想給信號線預置一個低電平,可能需要200歐姆的外置下拉電阻。這種情況下,如果還有一個3門驅動這個信號,高電平的時候需要扇出15mA左右的靜態電流,有點太大了。這就是附加的負載效應。

如果兩個器件一個上拉一個下拉,當一個3態門驅動,輸出3態時會怎麼樣?電平1.5V左右,兩個門處於不高不低的狀態,預置電平的目的沒有達到,而且可能誘發震盪,對器件壽命造成影響。

內置上下拉電阻使得設計可靠的電路複雜性增加了,一個不留神就可能留下隱患,而且很難分析,使用中要非常非常小心。如果能夠外接電阻,儘量還是少採用內置上下拉或者總線保持的門電路吧。

電阻的上拉與下拉

在網上看到一些對電阻的上拉和下拉不太明白的,輸入端的上拉及下拉非常簡單但也非常重要。
上拉:通過一個電阻對電源相連。下拉:通過一個電阻到地。

上下拉一般有兩個用處:提高輸出信號的驅動能力、確定輸入信號的電平(防止干擾)。

用過8051的都知道CPU的I/O上通常接有排阻(上拉到5V),這裏主要是爲了提高輸出驅動能力的。因爲8051的CPU不是標準的I/O口,輸出爲低電平時可以吸收均20mA的電流,但輸出爲高的時候是通過內部一個很大的電阻上拉的,輸出高電平時驅動能力很差,所以就通過外部上拉來提高電平輸出驅動能力。

一般一個三極管的基極都有兩個電阻,一個限流一個上拉或下拉,此處的上下拉主要爲了確定輸入信號的電平。其實目標是爲了防止干擾,因爲器件的輸入接口一般內阻都很大,很容易受干擾。接一個上下拉電阻其實也就是降低了輸入阻抗,提高了抗干擾能力。

一般元器件不用的輸入口通要求接上拉或下拉電阻。注意,不用的輸出接口就不要接東西了。

拉電流和灌電流就是從芯片外電路通過引腳流入芯片內的電流,區別在於吸收電流是主動的,從芯片輸入端流入的叫拉電流,灌入電流是被動的,從輸出端流入的叫灌入電流。

上拉和下拉的區別是一個爲拉電流,一個爲灌電流

一般來說灌電流比拉電流要大

也就是灌電流驅動能力強一些

當邏輯門輸出端是低電平時,灌入邏輯門的電流稱爲灌電流,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。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,不允許超過這個數值,TTL邏輯門的規範規定UOLMAX ≤0.4~0.5V。

      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,這個電流稱爲拉電流。拉電流越大,輸出端的高電平就越低。這是因爲輸出級三極管是有內阻的,內阻上的電壓降會使輸出電壓下降。拉電流越大,高電平越低。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,不允許超過這個數值,TTL邏輯門的規範規定UOHMIN ≥2.4V。

      由於高電平輸入電流很小,在微安級,一般可以不必考慮,低電平電流較大,在毫安級。

所以,往往低電平的灌電流不超標就不會有問題,用扇出係數來說明邏輯門來同類門的能力。扇出係數No是低電平最大輸出電流和低電平最大輸入電流的比值.對於標準TTL門,NO≥10;對於低功耗肖特基系列的TTL 門,NO≥20


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