單片機(jī)上下拉電阻

很多芯片電路應(yīng)用中都會提到上拉電阻，下拉電阻，具體到底什么樣的電阻算是上下拉電阻，上下拉電阻都有何作用呢？

上拉電阻就是將不確定的信號通過一個(gè)電阻拉到高電平，同時(shí)此電阻也起到一個(gè)限流作用，下拉就是下拉到低電平。

比如我們的 IO 設(shè)置為開漏輸出高電平或者是高阻態(tài)時(shí)，默認(rèn)的電平就是不確定的，外部經(jīng)一個(gè)電阻接到 VCC，也就是上拉電阻，那么相應(yīng)的引腳就是高電平；經(jīng)一個(gè)電阻到 GND，也就是下拉電阻，那么相應(yīng)的引腳就是一個(gè)低電平。

上拉電阻應(yīng)用很多，都可以起到什么作用呢？我們現(xiàn)在主要先了解最常用的以下 4 點(diǎn)：

OC 門要輸出高電平，必須外部加上拉電阻才能正常使用，其實(shí) OC 門就相當(dāng)于單片機(jī) IO 的開漏輸出，其原理可參照圖 9-1 中的開漏電路。

加大普通 IO 口的驅(qū)動(dòng)能力。標(biāo)準(zhǔn) 51 單片機(jī)的內(nèi)部 IO 口的上拉電阻，一般都是在幾十 K 歐，比如 STC89C52 內(nèi)部是 20K 的上拉電阻，所以最大輸出電流是 250uA，因此外部加個(gè)上拉電阻，可以形成和內(nèi)部上拉電阻的并聯(lián)結(jié)構(gòu)，增大高電平時(shí)電流的輸出能力。

在電平轉(zhuǎn)換電路中，比如我們前邊講的 5V 轉(zhuǎn) 12V 的電路中，上拉電阻其實(shí)起到的是限流電阻的作用，可以回顧一下圖 3-8。

單片機(jī)中未使用的引腳，比如總線引腳，引腳懸空時(shí)，容易受到電磁干擾而處于紊亂狀態(tài)，雖然不會對程序造成什么影響，但通常會增加單片機(jī)的功耗，加上一個(gè)對 VCC 的上拉電阻或者一個(gè)對 GND 的下拉電阻后，可以有效的抵抗電磁干擾。

那么我們在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的時(shí)候，又該如何選擇合適的上下拉電阻的阻值呢？

從降低功耗的方面考慮應(yīng)當(dāng)足夠大，因?yàn)殡娮柙酱螅娏髟叫　?

從確保足夠的引腳驅(qū)動(dòng)能力考慮應(yīng)當(dāng)足夠小，電阻小了，電流才能大。

在開漏輸出時(shí)，過大的上拉電阻會導(dǎo)致信號上升沿變緩。我們來解釋一下：實(shí)際電平的變化都是需要時(shí)間的，雖然很小，但永遠(yuǎn)都達(dá)不到零，而開漏輸出時(shí)上拉電阻的大小就直接影響了這個(gè)上升過程所需要的時(shí)間，如圖 9-2 所示。想一下，如果電阻很大，而信號頻率又很快的話，最終將導(dǎo)致信號還沒等上升到高電平就又變?yōu)榈土耍谑切盘柧蜔o法正確傳送了。

上拉電阻阻值對波形的影響

綜合考慮各種情況，我們常用的上下拉電阻值大多選取在 1K 到 10K 之間，具體到底多大通常要根據(jù)實(shí)際需求來選，通常情況下在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)就可以了，不一定是一個(gè)固定的值。

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