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上拉電阻和下拉電阻的選擇

作者: 時間:2016-11-26 來源:網絡 收藏
常見各類技術資料上,有些技術規范寫道“無用的管腳不允許懸空狀態,必須接上拉或下拉電阻以提供確定的工作狀態”。

這個提法基本是對的,但也不全對。下面詳細加以說明。

本文引用地址:http://cqxgywz.com/article/201611/321948.htm

管腳上拉下拉電阻設計出發點有兩個:

一個是在正常工作或單一故障狀態下,管腳均不應出現不定狀態,如接頭脫落后導致的管腳懸空;

二是從功耗的角度考慮,就是在長時間的管腳等待狀態下,管腳端口的電阻上不應消耗太多電流,尤其是對電池供電設備

從抗擾的角度,信號端口優選上拉電阻。上拉電阻時,在待機狀態下,源端輸入常為高阻態,如果沒有上拉電阻或下拉電阻,輸入導線呈現天線效應,一旦管腳受到輻射干擾,管腳輸入狀態極容易被感應發生變化。所以,這個電阻是肯定要加的。下一個問題就是加上拉還是下拉。

如果加了下拉,在平常狀態下,輸入表現為低電平,但輻射干擾進來后,會通過下拉電阻瀉放到地,就會發生從Low—High的一個跳變,產生誤觸發。相當于一個乞丐,你給了他10萬元,他的生活方式就會從窮人到富人發生一個改變。

但如果加了上拉電阻,在平常狀態下,輸入表現為高電平,輻射干擾進來后,如果低也沒關系,上拉電阻會將輸入端鉗位在高電平,如果輻射干擾強,超過了Vcc的電平,導線上的高電平干擾會通過上拉電阻瀉放到Vcc上去,無論怎樣干擾,都只會發生High—Higher的變化,不會產生誤觸發。相當于人家本來是一個富豪,你給了他10萬元,他的生活方式不會發生任何的改變。

圖1和圖2是干擾狀態下的電平示意圖。圖2中的低電平由VL變為VL+ΔV時,產生了從低電平到高電平的跳變,有可能使后級電路誤動作的風險。

下一個問題就是,確定了用上拉電阻后,是不是上拉電阻就可以隨便選了呢?答案當然是“no”。(如圖3)

在前極輸出高電平時,Vout輸出電流,U為高電平。有兩種情況:

A、當I0>= I1+ I2

這種情況下,RL1和RL2兩個負載不會通過R取電流,因此對R阻值大小要求不高,通常4.7 KΩ

B、當I0< I1+ I2

I0+I= I1+ I2

U=VCC-IR

U>=VHmin

由以上三式計算得出,R<=(VCC- VHmin)/I

其中,I0、I1、I2都是可以從datasheet查到的,I就可以求出來,VHmin也是可以查到的。

當前極Vout輸出低電平時,各管腳均為灌電流,則:

I’= I1’ + I2’ +I0’

U’ =VCC-I’ R

U’ <=VLmax

以上三式可以得出:R>=(VCC- VLmax)/I’

由以上二式計算出R的上限值和下限值,從中取一個較靠近中間狀態的值即可。注意,如果負載的個數大小不定的話,要按照最壞的情況計算,上限值要按負載最多的時候計算,下限值要按負載最少的計算。

另一種選擇方式是基于功耗的考慮。根據電路實際應用時,輸出信號狀態的頻率或時間比選擇。若信號Vout長期處于低電平,宜選擇下拉電阻;若長期處于高電平,宜選擇上拉電阻。為的是靜態電流小。

“設計永遠是妥協與權衡的藝術”,至于最終選擇那種方案,設計師的技術決策還是很重要的。電路設計的魅力也就在于此。



關鍵詞: 上拉電阻下拉電

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