上拉电阻,下拉电阻

硬件工程师 2018-12-28

今天,来介绍下上拉、下拉电阻。

其实,很多时候我们说到上拉,下拉的时候,都是比较模糊的,要么是根据以往的原理图,要么是根据datasheet的,确实,这样的效率是最高的,也非常不容易出错。

那么今天来介绍这个主要是本着严谨的态度,来说说这上下拉。

 

51单片机的P0 Port

想必大家都接触过51单片机,尤其是89c51;又或者是上过单片机原理这门学科。那么都应该知道P0口,它作为输出口时候需要加上拉电阻,爱动手的同学就会知道当初洞洞板(万用板)、插件电阻、插件电解电容、插件陶瓷电容、插件12Mhz晶振,插座,块头很大的89c51,还有黑色的插件排阻。

 

 

那么我们从这里入手:

1:开漏端口的上拉

51单片机的P0口,IIC的SCL与SDA都是开漏的。

这时候上拉电阻的作用就非常大了:

理论上高电平的驱动能力由上拉电阻的大小决定,但也不能随便取值,它应当受到输出端Vol,Iol,和输入端IIHIILVih,Vil等的制约,具体的取值公式可以参考往期文章IIC的硬件解析(点击蓝色字体访问文章)

影响电平的上升时间,电阻越小,上升时间越小。

 

2:IC的配置pin

类似于此类pin,IC厂家一般会在datasheet中给出一个确定的值,而此值也是经过验证的,故直接引用即可。

这里需要知道的是,此时的pin是输入状态,ic一般会在复位后读取此pin的高低电平,如果我们要修改此电阻的阻值,需要满足此pin的输入电流要求。

3:阻抗匹配(点击蓝色字体访问文章)

SI常见的几种信号质量问题(点击蓝色字体访问文章)

主要作用是优化信号传输的,抑制反射波干扰。

具体的值需要根据不同电路来,如:VGA需要在终端添加75欧姆下拉。

 

4:防干扰

an external strong pull-up or pull-dowm avoid potential false events when system power on or power off

例如:图中蜂鸣器,在系统启动的过程中,有发出异音,在Q42处加下拉电阻,能够抑制系统干扰。

那么这时候应该怎么取值呢?

首先你得有预留,至于值应该多少,需要看实际干扰了。

 

 

5:MOS静电释放

如下图,假设Q12的G没有防ESD的,那么应该在G加一个电阻下拉,为mos管提供电荷释放的通道。

 

 

6:Rref

提供一个稳定精确的R值,一般为1%误差,供IC取样使用。

 

 

7:上拉,下拉

分为弱上拉(weak pull-up),强上拉(strong pull-up)。

弱下拉,强上拉。

强弱没有标准,只是一个对照。

下面是一个比较合理的解释:

Strong means low resistanceWeak means high resistance. Of course low and high are relative terms, and so are strong and weak. The reference for this relationship must be inferred from context.

strong or low resistance pull-up/down resistor is good because the time constant formed the load capacitance (often, the input gate capacitance, and the PCB trace capacitance) is small, so rise/fall times will be short.

strong pull-up/down resistor is good because noise currents from unintended coupling and EMI will result in smaller noise voltages. (Think about Ohm's law)

weak or high resistance pull-up/down resistor is good because it will not require much current from the driving circuitry to work against the resistor. Batteries will thus last longer, parts can be smaller and don't get as hot.

Of course, you usually want all of these things, but a resistor can't be both. A discussion about strongvs. weak is usually clarifying which of these concerns (or perhaps others) are more important for a particular application.

8:电源功耗的优化

下表主要表达上拉下拉除满足稳定性与基本功能外,还应考虑功耗的问题

9:电阻功率

电阻本身有个功率限制,随封装不同而变化,一般的上下拉不回超过此功率限制。针对特别的,应该通过欧姆定律去简单排查下。


文末可后台回复“色环电阻计算器”获得软件与文档下载链接。


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