上拉电路能上拉多少，关于上拉电阻的疑问

1，关于上拉电阻的疑问

简单跟你讲讲吧：上拉电阻在很多电路中都有，原因只有一个，就是前级电路驱动能力不够，所以才需要上拉，就拿单片机来说吧，你在IO口就需要用到上拉，因为单片机内部只有微上拉，比如：IO口开路的时候，上电，你用万用表来量是高电平，但是如果你接几个TTL门的输入（或者其它负载），那么它输出的电压就降下去了，原本是输出高电平，但是电平已经变成低了，这显然不行，而有的电路是必须要上拉的，比如 LM393，这个是一个运算放大器，但它的输出端是 OC (三极管的集电极开路，即只连到 IC 的输出脚）形式的，如你输出高电平不接上拉电阻的话，那你输出的电平就始终为低（相对后级电路是无源的负载来说）这有什么好处？即：方便电平转换，像三极管一样，B极只需要大于0.7V的电压就能让它饱和，而 C极可以转换为其它电平标准的逻辑。

关于上拉电阻的疑问

2，上拉电路的原理上拉电路是怎么上拉的它是怎样将不确定的信号箝位在

上拉就是将不确定的信号通过一个电阻钳位在高电平，电阻同时起限流作用。下拉同理，也是将不确定的信号通过一个电阻钳位在低电平。上拉是对器件输入电流，下拉是输出电流；强弱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）提供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。一般说来，不光是重要的信号线，只要信号在一段时间内可能出于无驱动状态，就需要处理。比如说，一个CMOS门的输入端阻抗很高，没有处理，在悬空状况下很容易捡拾到干扰，如果能量足够甚至会导致击穿或者闩锁，导致器件失效。祈祷输入的保护二极管安全工作吧。如果电平一直处于中间态，那输出就可能是不确定的情况，也可能是上下MOS都导通，对器件寿命造成影响。总线上当所有的器件都处于高阻态时也容易有干扰出现。因为这时读写控制线处于无效状态，所以不一定会引起问题。你如果觉得自己能够接受的话也就将就了。但是这时你就要注意到，控制线不能悬空，不然……TTL电路的输入端是一个发射极开路引出的结构，拉高或者不接都是高电平，但是强烈建议不要悬空不接。上拉还是下拉？要看需要。一方面器件可能又要求，另一方面，比如总线上两个器件，使能控制都是高有效，那么最好下拉，否则当控制信号没有建立的时候就会出现两个冲突，可能烧片。如果计算机总线上面挂了一个D/A，上电复位信号要对它清零或者预置，那么总线可以上下拉到你需要的数字。至于上下拉电阻的大小，这个情况就比较多了。CMOS输入的阻抗很高，上下拉电阻阻值可以大一些，一般低功耗电路的阻值取得都比较大，但是抗干扰能力相应比较弱一些。很多场合下拉电阻取值比上拉电阻要小，这个是历史遗留问题。如上面所说，TTL电路上拉时输入3集管基射反偏，没有什么电流，但是下拉时要能够使得输入晶体管工作，这个在TTL的手册中可以查到。也是为了这个历史遗留问题，有些CMOS器件内部采用了上拉，这时它会告诉你可以不处理这些管脚，但是这时你就要注意了，因为下拉再用10K可能不好使，因为也许内置的20K电阻和外置的10K把电平固定在了1V左右。有时候你会看到150欧姆或者50欧姆左右的上下拉电阻，尤其是在高速电路中会看到。150欧姆电阻下拉一般在PECL逻辑中出现。PECL逻辑输出级是设计开路的电压跟随器，需要你用电阻来建立电压。50欧姆的电阻在TTL电路中用的不多，因为静态功耗实在是比较大。在CML电路和PECL电路中兼起到了端接和偏置的作用。CML电路输出级是一对集电极开路的三极管，需要一个上拉电阻来建立电平。这个电阻可以放在发送端，那么接受端还需要端接处理，也可以放到接受端，这时候端接电阻和偏置电阻就是一个。PECL电路结构上就好像CML后面跟了一个射极跟随器。OC门也使用上拉电阻，这个和CML有一点相像，但是还不太一样。CML和PECL电路中三极管工作在线形区，而普通门电路和OC/OD门工作在饱和区。OC/OD门电路常用作电平转换或者驱动，但是其工作速度不会太快。为什么？在OC/OD门中，上拉电阻不能太小，否则功耗会很大。而一般门的负载呈现出一个电容，负载越多，电容越大。当由高到低跳变时，电容的放电通过输出端下拉的MOS或者Bipolar管驱动，速度一般还是比较快的，但是由低到高跳变的时候，就需要通过上拉电阻来完成，R大了几十甚至上百倍，假设C不变，时间常数相应增加同样的倍数。这个在示波器上也可以明显的看出：上升时间比下降时间慢了很多。其实一般门电路上拉比下拉的驱动能力都会差一些，这个现象都存在，只不过不太明显罢了？在总线的上下拉电阻设计中，你就要考虑同样的问题了：总线上往往负载很重，如果你要电阻来提供一些值，你就必须保证电容能通过电阻在一定时间内放电到可接受的范围。如果电阻太大，那么就可能出错上拉下拉电阻的定义以及用法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：接电阻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 1. 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，也就是通常说的灌电流。1、当TTL电路驱动CMOS电路时，如果TTL电路输出的高电平低于CMOS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，以提高输出的搞电平值。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CMOS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。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

上拉电路的原理上拉电路是怎么上拉的它是怎样将不确定的信号箝位在

3，上拉下拉电阻的原理和作用

姓名：王梦恬学号：19020100334 学院：电子工程学院转自：https://mp.weixin.qq.com/s/OuOwLWp_s2b3ADeybT_7Dw? 【嵌牛导读】上拉及下拉电阻的基本作用及原理【嵌牛鼻子】上拉电阻与下拉电阻详解【嵌牛提问】上拉电阻及下拉电阻在不同场合应用有何不同【嵌牛正文】上拉（Pull Up ）或下拉（Pull Down）电阻（两者统称为“拉电阻”）最基本的作用是：将状态不确定的信号线通过一个电阻将其箝位至高电平（上拉）或低电平（下拉），无论它的具体用法如何，这个基本的作用都是相同的，只是在不同应用场合中会对电阻的阻值要求有所不同，从而也引出了诸多新的概念，本节我们就来小谈一下这些内容。如果拉电阻用于输入信号引脚，通常的作用是将信号线强制箝位至某个电平，以防止信号线因悬空而出现不确定的状态，继而导致系统出现不期望的状态，如下图所示：在实际应用中，10K欧姆的电阻是使用数量最多的拉电阻。需要使用上拉电阻还是下拉电阻，主要取决于电路系统本身的需要，比如，对于高有效的使能控制信号（EN），我们希望电路系统在上电后应处于无效状态，则会使用下拉电阻。假设这个使能信号是用来控制电机的，如果悬空的话，此信号线可能在上电后（或在运行中）受到其它噪声干扰而误触发为高电平，从而导致电机出现不期望的转动，这肯定不是我们想要的，此时可以增加一个下拉电阻。而相应的，对于低有效的复位控制信号（RST#），我们希望上电复位后处于无效状态，则应使用上拉电阻。大多数具备逻辑控制功能的芯片（如单片机、FPGA等）都会集成上拉或下拉电阻，用户可根据需要选择是否打开，STM32单片机GPIO模式即包含上拉或下拉，如下图所示（来自ST数据手册）：根据拉电阻的阻值大小，我们还可以分为强拉或弱拉（weak pull-up/down），芯片内部集成的拉电阻通常都是弱拉（电阻比较大），拉电阻越小则表示电平能力越强（强拉），可以抵抗外部噪声的能力也越强（也就是说，不期望出现的干扰噪声如果要更改强拉的信号电平，则需要的能量也必须相应加强），但是拉电阻越小则相应的功耗也越大，因为正常信号要改变信号线的状态也需要更多的能量，在能量消耗这一方面，拉电阻是绝不会有所偏颇的，如下图所示：对于上拉电阻R1而言，控制信号每次拉低L都会产生VCC/R1的电流消耗（没有上拉电阻则电流为0），相应的，对于下拉电阻R2而言，控制信号每次拉高H也会产生VCC/R2R 电流消耗（本文假设高电平即为VCC）强拉与弱拉之间没有严格说多少欧姆是强弱的分界，一般我们使用的拉电阻都是弱拉，这样我们仍然可以使用外部控制信号将已经上/下拉的信号线根据需要进行电平的更改。强拉电阻的极端就是零欧姆电阻，亦即将信号线直接与电源或地相连接，比如，对于EEPROM存储芯片24C02应用电路，如下图所示：其中，E0,E1,E2（地址配置位）在应用中通常都是直接强上拉到电源VCC，或强下拉到GND，因为存储芯片的地址在系统运行过程中是不会再发生变化的，同样，芯片的写控制引脚WC（Write Control）也被强下拉到GND。拉电阻作为输出（或输入输出）时牵涉到的知识点会更多一些，但本质的功能也是将电平箝位，最常见的输出上拉电阻出现在开集（ Open Collector,OC ）或开漏（ Open Drain,OD ）结构的引脚。我们有很多芯片的输出引脚是推挽输出结构（ Output Push-Pull ），如下图所示（还有一种反相输出的结构，本质也是一样的）：推挽输出结构引脚的特点是：无论引脚输出高电平“H ”还是低电平“L ”，都有比较强的驱动能力（输入或输出电流能力）！当推挽输出结构的控制信号为低电平“L”时，Q1截止Q2导通，电流I1由电源VCC经负载RL与三极管Q2流向公共地，我们称此电流为灌电流（Sink Current），也就是外部电流灌入芯片内部，如下图所示：相应的，当推挽输出结构的控制信号为高电平“H”时，Q1导通Q2截止，电流I1由电源VCC经三极管Q1与负载RL流向公共地，我们称此电流为拉电流（Source Current），也就是芯片内部可以向外提供的电流（所以称之为“源电源”），从另一个角度讲，也就是外电路可以从芯片中拉走多少电流，如下图所示：灌电流能力与拉电流能力也称为芯片引脚的驱动能力。对于任何给定的芯片，引脚的驱动能力都是有限的，如下图所示为STM32单片机的IO引脚电流驱动能力（来自ST数据手册）：由上表可知，STM32的IO引脚的驱动能力为25mA，负号“-”表示电流的方向，灌与拉的电流方向是相反的（表中SUNK为SINK的过去分词）由于芯片引脚的驱动能力都是有限的，如果引脚驱动的负载比较重，将可能导致输出电平不正确（无法输出预定的电平），如下图所示：假定芯片的供电电压为3.3V（忽略晶体管饱和压降），则输出最大电流25mA时，负载RL的值约为132欧姆（3.3V/25mA），如果负载值小于132欧姆，则相应输出电流会更大（超过25mA），但是芯片引脚只能提供最大25mA的电流，因此，输出电平将会下降（老板你只给我2500月薪，我就只能干2500的活，你要我干更多的活得开更多的工资，一个道理）一般情况下，这种驱动重负载（小电阻）的电路连接是不会烧毁内部晶体管的，因为内部也是有限流电阻的，换句话讲，就算输出引脚对地短路，输出电流也不会超过最大的驱动能力（除非是不正规的芯片），当然，在实际应用过程中尽量不要超出引脚的驱动能力。而OC（OD）的引脚输出结构有所不同（OC结构存在于三极管，而OD结构存在于场效管，下面以OC输出结构为例，OD输出结构的原理是一致的），如下图所示：当三极管Q1的驱动控制信号为高电平“H”时，Q1饱和导通，将对应输出引脚拉为低电平“L”，如下图所示：但是当控制驱动信号为低电平“L”时，三极管Q1截止，如果没有外部上拉电阻的话，该引脚相当于悬空（高阻态），无法输出高电平，也就是说，OC/OD结构输出的引脚没有拉电流（向外部电路提供电流）能力。因此，我们通常都会将OC/OD引脚通过外接电阻上拉到电源电压VCC，这样引脚输出高电平时的拉电流就直接由电源VCC提供，如下图所示：大多数比较器芯片的输出都是OD/OC输出结构，如下图所示（来自TI比较器LM393数据手册）：很多芯片或模块向外反馈系统状态的信号引脚也是这种结构，这样用户就可以根据电路系统实际需要将电平上拉到对应的电源电压VCC，就可以省略电平转换了，如下图所示（来自东芝步进电机控制芯片TB6560数据手册）：I2C（Inter Integrated Circuit,内部集成电路）总线也是典型的OD输出结构的应用，如下图所示：其中，SCL与SDA都是OD输出结构输出，这样的好处是可以作为双向数据总线（也称“线或Wire-OR”功能）。如果芯片引脚使用之前描述的推挽结构，则两个或多个芯片的引脚连接时将如下图所示：假设如上图所示芯片的输出分别为0与1，则两者直接相互连接后，会有非常大的电流自电源VCC经Q1与Q4到公共地，虽然大多数情况下不至于烧芯片，但也会引起很大的功率消耗，同时也会导致数据冲突（芯片1总会试图将数据线拉高，而芯片2则会试图将数据线拉低，我们称之为数据冲突或总线冲突，表示双方都在抢占总线）如果使用OC/OD输出结构，则相应的电路如下图所示：此时，无论两个芯片的引脚输出什么状态，都不会引起数据冲突，配合各自芯片内部的数据识别电路及仲裁系统，双方都可以主动给另一方发送信息，也就是说，任何一方都可以将信号线拉高或拉低，而不会影响起数据冲突。我们所熟悉的51单片机P0口也是OD结构，如下图所示（来自ATMEL单片机AT89C51数据手册）：这样我们可以使用同一个P0口，再配合多个片选信号即可访问多个外挂的存储芯片。前面所述上拉电阻的阻值对输入引脚引起的功耗同样适用于输出拉电阻，因此拉电阻不宜太小，但在输出信号速度比较快的电路下，拉电阻也不宜太大，如下图所示为I2C总线上拉电阻的参考最大值（来自ST存储芯片 AT24C02数据手册）。在总线上总会有些杂散电容CBUS，这些电容与上拉电阻RL形成了一个RC充放电电路，上拉电阻越大则充放电常数越大，这样会把原先比较陡峭的数据边沿变得平缓，如下图所示：严重的情况下将导致数据无法正常识别，这样我们只能进一步优化电路参路，或降低通讯的速率。

上拉下拉电阻的原理和作用