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。
. P) Q/ o8 U( _9 K% M
# z  n% V9 m) u5 c! T: d4 c' i! _管脚上拉下拉电阻设计出发点有两个：
* E3 ~; J$ p7 V2 l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。

3 W8 _( z% x2 w! Y" _2 D: M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。
$ B3 `1 ?, W1 O% h  p4 K* J" _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。
. s6 `7 r  _' O7 Y" |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。
& _/ X$ B5 x- c    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）
& i2 k% t1 T' B6 Z) U7 j# n




% I  o# S0 t; d/ N
    在前极输出高电平时，Vout输出电流，U为高电平。有两种情况：

; I7 j4 v' c! c, z( U" h7 F; {' pA、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。
$ [# v% j! m5 G- S  r2 @" uB、当I0 < I1 + I2
    I0 +I= I1 + I2
    U=VCC-IR
$ m$ U- O- ]% m. A: i5 A% R/ H2 Z    U>=VHmin
    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。
8 w+ D) T' \8 s+ O% [
; V+ j  j# |' F% H9 y    当前极Vout输出低电平时，各管脚均为灌电流，则：
    I’= I1’ + I2’ +I0’
) D% N6 s+ I) L& S9 F& j  A8 m    U’ =VCC-I’ R
    U’ <=VLmax
以上三式可以得出：R>=(VCC- VLmax)/I’
) g  C& U3 I$ h) a
/ v7 a* y7 b9 b/ r" x' q    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。
  K9 m7 ^3 c$ r  c4 v   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。
$ m) i9 o* [' |! ~$ S# v
, Z  S7 Z% Z* A" M+ L    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。
   

2 i( T5 o1 _5 }

NorthTiger

zc_eda 发表于 2019-2-11 15:50
: d* x. @  F. i+ w( N& c) l( p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~

5 o* f  e. l; o3 M' K6 u# ]7 N是的呢，赞成

xiamen1234

看看                     

chen27527

学习了

NorthTiger

chen27527 发表于 2019-1-28 10:17
学习了

5 {# O* v3 F, K5 }! |/ |- \: r谢谢支持

zc_eda

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~

jccj_wan

学习！！

NorthTiger

jccj_wan 发表于 2019-2-14 17:59
学习！！

3 d# a* k' w. A( K) d; M& O# c) E  J# p% @一起学习

金子1994

学习了。

NorthTiger

金子1994 发表于 2019-2-15 14:53
6 k' U+ L2 z. N, p; g8 a  g1 Z学习了。

6 t9 ~7 N7 U. z, _& ]一起学习

翟炯

学习了，下拉是否可以省功耗呢？

qi2017

WuJin_eOakJ

666666666

niguanwoshi

学习打卡

jiushiloveapple

学习了，多谢楼主分享

niguanwoshi

xuexie