上拉电阻与下拉电阻选择

NorthTiger

常见各类技术资料上，有些技术规范写道“无用的管脚不允许悬空状态，必须接上拉或下拉电阻以提供确定的工作状态”。
这个提法基本是对的，但也不全对。下面详细加以说明。

' {% j8 Y$ z$ t. L7 V9 Q+ ?1 |; l4 `% u管脚上拉下拉电阻设计出发点有两个：
一个是在正常工作或单一故障状态下，管脚均不应出现不定状态，如接头脱落后导致的管脚悬空；
二是从功耗的角度考虑，就是在长时间的管脚等待状态下，管脚端口的电阻上不应消耗太多电流，尤其是对电池供电设备。
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从抗扰的角度，信号端口优选上拉电阻。上拉电阻时，在待机状态下，源端输入常为高阻态，如果没有上拉电阻或下拉电阻，输入导线呈现天线效应，一旦管脚受到辐射干扰，管脚输入状态极容易被感应发生变化。所以，这个电阻是肯定要加的。下一个问题就是加上拉还是下拉。
如果加了下拉，在平常状态下，输入表现为低电平，但辐射干扰进来后，会通过下拉电阻泻放到地，就会发生从Low—High的一个跳变，产生误触发。相当于一个乞丐，你给了他10万元，他的生活方式就会从穷人到富人发生一个改变。
3 L4 u/ o+ u) m' K1 ]但如果加了上拉电阻，在平常状态下，输入表现为高电平，辐射干扰进来后，如果低也没关系，上拉电阻会将输入端钳位在高电平，如果辐射干扰强，超过了Vcc的电平，导线上的高电平干扰会通过上拉电阻泻放到Vcc上去，无论怎样干扰，都只会发生High—Higher的变化，不会产生误触发。相当于人家本来是一个富豪，你给了他10万元，他的生活方式不会发生任何的改变。
    图1和图2是干扰状态下的电平示意图。图2中的低电平由VL变为VL+ΔV时，产生了从低电平到高电平的跳变，有可能使后级电路误动作的风险。
    下一个问题就是，确定了用上拉电阻后，是不是上拉电阻就可以随便选了呢？答案当然是“no”。（如图3）
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0 r4 M. L  S. K/ C7 Q
/ j, Q% ]5 e* @  {; K* A


    在前极输出高电平时，Vout输出电流，U为高电平。有两种情况：

+ D# T, s, C) l% f- r- ?A、当I0 >= I1 + I2
    这种情况下，RL1和RL2两个负载不会通过R取电流，因此对R阻值大小要求不高，通常4.7 KΩ<R<20 KΩ即可。此时R的主要作用是增加信号可靠性，当Vout连线松动或脱落时，抑制电路产生鞭状天线效应吸收干扰。
( T$ Y. T' g2 x2 c7 IB、当I0 < I1 + I2
  N3 p0 p, Q: e7 J" v2 X, f2 |    I0 +I= I1 + I2
    U=VCC-IR
/ f* N1 i4 s8 Y% V* s0 P$ I2 [    U>=VHmin
6 g# F0 Z' v$ z% o4 E    由以上三式计算得出，R<=(VCC- VHmin)/I
    其中，I0、I1、I2都是可以从datasheet查到的，I就可以求出来，VHmin也是可以查到的。

# ]; |/ ^; @( f  ]    当前极Vout输出低电平时，各管脚均为灌电流，则：
# g- U& D" B$ q) D/ i& B5 b    I’= I1’ + I2’ +I0’
    U’ =VCC-I’ R
    U’ <=VLmax
# F7 N! r* N- D0 G以上三式可以得出：R>=(VCC- VLmax)/I’

4 ]3 ^2 J4 m6 a, }    由以上二式计算出R的上限值和下限值，从中取一个较靠近中间状态的值即可。
3 R" }- e3 r: K# B9 ?8 S) o   注意，如果负载的个数大小不定的话，要按照最坏的情况计算，上限值要按负载最多的时候计算，下限值要按负载最少的计算。
" B4 r+ [3 l+ G: q( \$ P( t1 Z
/ a+ [2 N" _" q( S; z    另一种选择方式是基于功耗的考虑。根据电路实际应用时，输出信号状态的频率或时间比选择。若信号Vout长期处于低电平，宜选择下拉电阻；若长期处于高电平，宜选择上拉电阻。为的是静态电流小。
' F% Y/ k1 s$ ^$ H" R   
) a( ^+ K1 w8 x# i

NorthTiger

zc_eda 发表于 2019-2-11 15:50
上下拉电阻阻值的选择还要考虑传输速度、输入输出高低电平范围~

7 ?' V! X, S6 s- t" `9 v% ?是的呢，赞成

xiamen1234

看看                     

别吵我在思考

谢谢分享

Shawn_Wu

多谢分享，学习了

Dc202404099a

mark一下，谢谢

贝塔

看不到图片

robert_w

学习了

北望长度不够

学习了，多谢楼主分享

云舒

感谢分享

行行QU

学习了~~~

XMJ

图呢

tui

学习学习学习学习

liushaoer

????

granvile

怎么没有图

granvile

３２４２３４２３４

尹保安

谢谢分享

Marios

学习了