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上拉电阻大小怎么计算?

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1
笨柳柳
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LV3
助理工程师
  • 2009-12-25 09:52:31
10问答币
上拉?迷糊……
感觉很基础的东西, 不懂,


都集成了, 还用计算么??


能不能给讲讲关于上拉,下拉的问题啊??
lansunhsu
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副总工程师
  • 2009-12-25 10:58:02
 
这里用LM393比较器和LM358运放为例大概说一下!
对LM393比较器,Vo是比较器的输出,但它没有在IC内部与Vcc相连接。它只能受内部的控制,来往里拉外面的电流。
对LM358运放,output是运放的输出,在内部有与Vcc相连接。它受内部的控制,既可以往里拉外面的电流,也可以往外送出电流。
归根结底一句话,就是“三极管”c、b、e都要接通,才能发挥效用;比较器的这个输出“三极管”,必须用外部上拉电阻接到电压源,才能接通c。
详细的应用电路,可以仔细看LM393比较器和LM358运放的规格书!网上很容易下载到Datasheet。
LM393

LM358
niuniu来学习
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LV3
助理工程师
  • 2009-12-25 15:34:16
 
上拉电阻一般是从2K到20K,经典值是10K;我的理解是根据拉电流跟灌电流算的,如果电阻过小,势必会形成灌电流过大,造成单片机IO的损坏,如果电阻过大,那么对拉电流没有太大的影响,也不晓得这种理解方式正不正确!
lansunhsu
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LV8
副总工程师
  • 2009-12-25 22:48:13
 
基本上是这样的!
一是看你外面的供电电压是多大,5V供电,不超过10mA的话,电阻就要大于0.5Kohm。Vo表现低电压时的拉电流能力是16mA,上拉电阻太小,表示供电能力太强,就无法得到“低电压”。最大可以用36V供电!
二是看后面接什么负载。直接点亮指示灯,或者直接驱动BJT(或继电器)什么的,上拉电阻就要小一点,让电流够大。如果仅仅是做逻辑判断,或者是给电容充电进行计时,上拉电阻就要大一点,让电流稍小。
笨柳柳
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LV3
助理工程师
  • 2009-12-28 13:50:32
 
感谢大侠教诲, 嘿嘿,
了解了一点了,


5.1是不是也是典型值啊,见过不少……
lansunhsu
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LV8
副总工程师
  • 2009-12-30 08:37:23
 
不敢称大侠!我只是愿意积极地细致地阅读Datasheet和思考问题而已。
电阻肯定是要选用常用规格的!如:3.3,4.3,4.7,5.1,5.6,6.8,7.5,10,12,14,14.7,15,16,20等等。具体用多大,由后面的被控对象决定。建议在满足控制要求的情况下,尽量把电阻用大一点,可以减少功耗提高零件寿命。如LED指示灯或LED数码管,亮度够了就行,暗一些,寿命会长一些。
Nestlake
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LV4
初级工程师
  • 2009-12-30 10:48:39
 
avr单片机手册中的电气特性表中指明上拉电阻Rpu最小值20k,最大值50k,如果使用外接上拉,是否应该在此范围内?
lansunhsu
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LV8
副总工程师
  • 2009-12-31 10:32:56
 
抱歉,我没接触过单片机,不能直接回复你!但,道理是一样的,由Output Sink Current大小来推测。
lansunhsu
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LV8
副总工程师
  • 2010-1-3 20:38:46
 
不要听别人故作高深地“听说”或“据经验”!你可以自己去仔细地阅读一下Datasheet的,也可以自己研究一下其中的原理的。
oldzhang
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LV3
助理工程师
  • 2010-1-5 11:49:49
  • 倒数10
 
(一)上拉电阻:
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,才能使用。
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。

(二)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

(三)对上拉电阻和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,设计是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。

(四)下拉电阻的设定的原则和上拉电阻是一样的。
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)。
选上拉电阻时:
500uA x 8.4K= 4.2即选大于8.4K时输出端能下拉至0.8V以下,此为最小阻值,再小就拉不下来了。如果输出口驱动电流较大,则阻值可减小,保证下拉时能低于0.8V即可。
当输出高电平时,忽略管子的漏电流,两输入口需200uA
200uA x15K=3V即上拉电阻压降为3V,输出口可达到2V,此阻值为最大阻值,再大就拉不到2V了。选10K可用。COMS门的可参考74HC系列
设计时管子的漏电流不可忽略,IO口实际电流在不同电平下也是不同的,上述仅仅是原理,一句话概括为:输出高电平时要喂饱后面的输入口,输出低电平不要把输出口喂撑了(否则多余的电流喂给了级联的输入口,高于低电平门限值就不可靠了)

在数字电路中不用的输入脚都要接固定电平,通过1k电阻接高电平或接地。
1. 电阻作用:
* 接电组就是为了防止输入端悬空
* 减弱外部电流对芯片产生的干扰
* 保护cmos内的保护二极管,一般电流不大于10mA
* 上拉和下拉、限流
* 改变电平的电位,常用在TTL-CMOS匹配

2. 在引脚悬空时有确定的状态
3.增加高电平输出时的驱动能力。
4、为OC门提供电流
* 那要看输出口驱动的是什么器件,如果该器件需要高电压的话,而输出口的输出电压又不够,就需要加上拉电阻。
* 如果有上拉电阻那它的端口在默认值为高电平你要控制它必须用低电平才能控制如三态门电路三极管的集电极,或二极管正极去控制把上拉电阻的电流拉下来成为低电平。反之,
* 尤其用在接口电路中,为了得到确定的电平,一般采用这种方法,以保证正确的电路状态,以免发生意外,比如,在电机控制中,逆变桥上下桥臂不能直通,如果它们都用同一个单片机来驱动,必须设置初始状态.防止直通!

2、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。

3、为什么要使用拉电阻:
* 一般作单键触发使用时,如果IC本身没有内接电阻,为了使单键维持在不被触发的状态或是触发后回到原状态,必须在IC外部另接一电阻。
* 数字电路有三种状态:高电平、低电平、和高阻状态,有些应用场合不希望出现高阻状态,可以通过上拉电阻或下拉电阻的方式使处于稳定状态,具体视设计要求而定!
* 一般说的是I/O端口,有的可以设置,有的不可以设置,有的是内置,有的是需要外接,I/O端口的输出类似与一个三极管的C,当C接通过一个电阻和电源连接在一起的时候,该电阻成为上C拉电阻,也就是说,如果该端口正常时为高电平,C通过一个电阻和地连接在一起的时候,该电阻称为下拉电阻,使该端口平时为低电平,作用吗:
比如:当一个接有上拉电阻的端口设为输如状态时,他的常态就为高电平,用于检测低电平的输入。
* 上拉电阻是用来解决总线驱动能力不足时提供电流的。一般说法是拉电流,下拉电阻是用来吸收电流的,也就是灌电流。
lansunhsu
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LV8
副总工程师
  • 2010-1-6 08:26:40
  • 倒数9
 
老兄的总结非常完整!拜读了!
笨柳柳
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LV3
助理工程师
  • 2010-1-15 12:02:11
  • 倒数8
 
系统,透彻,呵呵,
似乎明白了,存档,以备不时之需。

万分感谢,
6变压器9
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LV4
初级工程师
  • 2010-1-21 10:15:45
  • 倒数7
 
太透彻了 顶 这应该当资料发出来
mayertank
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LV3
助理工程师
  • 2010-1-23 10:33:01
  • 倒数6
 
详细,
wintdier
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高级工程师
  • 2010-1-25 10:20:24
  • 倒数5
 
具体对AVR的I/O口需不需要上拉和下拉,AVR的I/O口的上拉和下拉有什么特殊要求。
Roben
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高级工程师
  • 2010-1-29 09:08:24
  • 倒数4
 
1)AVR的I/O口需不需要上拉和下拉是需要你自己根据你的系统设计和需要来决定的.
2)AVR本身对I/O口的上拉和下拉没有什么特殊要求.只是注意不要过流.如外部I/O接地(下拉),但你在程序中设置该I/O口为输出,并输出"1",这时就危险了.
wintdier
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LV6
高级工程师
  • 2010-2-9 10:45:50
  • 倒数3
 
AVR的I/O口不能直接输出到VCC和GND,否则,要短路。如果这样,AVR的I/O口是不需要上拉和下拉电阻的,把他看作一个无阻开关就行了,是这样理解吗?
Roben
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高级工程师
  • 2010-2-10 12:03:19
  • 倒数2
 
AVR的I/O口可以直接连接到VCC和GND的,但这时I/O不能做为输出使用,只能作为输入使用.

>>如果这样,AVR的I/O口是不需要上拉和下拉电阻的,把他看作一个无阻开关就行了,是这样理解吗?

我只能举个简单的例子.如果你的系统能显示时间和日期,需要用一个开关控制,当开关接通显示日期,不通显示时间的话.电路可以这样设计:
_ VCC
|
| | 5.1K
|
I/O -------
|
| key
|
= GND

I/O工作方式为输入,KEY没按下,读到"1",KEY按下,读到"0".这里,上拉电阻必须的,但不是AVR需要,因为当KEY按下,如果没有该电阻的话,VCC和GND短路了,注意:是在AVR的外面短路的!与AVR无关!(出汗了)

当然,使用AVR时,I/O口外部的上拉电阻可以不要,因为可以使用AVR内部的上拉(50K).但外部电阻不要,可不能把I/O接到VCC上呀,明白吗?
Analog
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高级工程师
最新回复
  • 2010-2-23 11:59:06
  • 倒数1
 
建议楼主先去看看康华光或者阎石的数字电路的书!

书上专门有一章来详细介绍了数字电路的演变,以及内部结构

OC,OD,三态门的来历。

以及如何详细的计算OC,OD门的上拉电阻的值,

上面,以及网络上好多东西只是一个概括,没有从原理上来阐述,你还是会不明白的,还是不会计算的~~~~
就好比最普遍的现象,很多人问PCB布线的注意点,但是不同的应用注意的地方是不同的~~
就算你把这些规则背得再熟,用处还是不大的~~~

唯一的办法就是找原理,多看看书~~~,其实很多东西书上都有的~~~~
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