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管腳和單片機為什么要接上拉電阻?

發(fā)布時間:2015-05-26 責(zé)任編輯:echolady

【導(dǎo)讀】上拉電阻是單片機系統(tǒng)中最可靠、性能最穩(wěn)定的主力。管腳和單片機為什么要接上拉電阻,有什么作用?相信閱讀過本文之后,就能對這一問題有詳細的了解。專家稱管腳和單片機接上拉電阻是必然的,上拉電阻和下拉電阻相比,上拉電阻要更勝一籌。

眾所周知,上拉電阻就是將不確定的信號通過一個電阻鉗位在高電平,輸入電流,電阻同時起到限流的作用。阻值的強弱只是上拉電阻的組織不同,實際上并沒有什么嚴格區(qū)分。對于非集電極開路輸出型電路或漏極開路輸出型電路來說,上拉在這種類型的電路中對提升電流和電壓的能力是有限的,它的主要功能還是為集電極開路輸出型電路輸出電流通道。

專家認為,在管腳接上拉、下拉的設(shè)計方面有兩個原因直接決定了上拉電阻的接入:

一是在正常工作或單一故障狀態(tài)下,管腳都是不應(yīng)該出現(xiàn)不定狀態(tài)的,如接頭脫落后導(dǎo)致的管腳懸空情況。

二是從機體的功耗角度出發(fā),長時間處于管腳等待狀態(tài)下,管腳端口的電阻上不能消耗太多電流,這一點對電池供電設(shè)備的使用壽命和安全性來說尤為重要。從抗擾的角度來說,信號端口也應(yīng)當優(yōu)先選擇上拉電阻。接入上拉電阻時,在待機狀態(tài)下源端輸入常為高阻態(tài)。此時如果沒有上拉電阻的接入,那么輸入導(dǎo)線將會呈現(xiàn)天線效應(yīng),一旦管腳受到了輻射干擾,管腳輸入狀態(tài)就非常容易被感應(yīng)發(fā)生變化。

除此之外,管腳接入上拉電阻后,最重要的一點就是能夠提供一個泄流通道,防止高電平干擾。如果此時出現(xiàn)了強輻射干擾,強度甚至超過了Vcc的電平,那么導(dǎo)線上的高電平干擾會通過上拉電阻提供的泄流通道瀉放到Vcc上去。因此,無論是怎樣的輻射干擾,都不會產(chǎn)生誤觸發(fā)的情況,對系統(tǒng)的安全性能提供了極大的保障。

最近,一些工程師在處理IIC單片機接口的工作問題時,對外部接上拉電阻的做法感到疑惑。由于單片機內(nèi)部已經(jīng)設(shè)置了上拉電阻,對于外部是否還需要接上拉的情況業(yè)界一直存在爭議。

由于一些單片機型號內(nèi)部就設(shè)置了上拉電阻,因此有些上拉能力夠了,是可以不加上拉電阻,有些不夠,那就必須在外部加上拉電阻。在這種情況下,主要是取決于工程師所使用的單片機是否有標準的IIC標準接口。如果單片機使用了標準的IIC接口,那么接口在使能時引腳將進入漏極開路模式,可以省去外部接入的上拉電阻。但如果是使用單片機的引腳模擬IIC協(xié)議的話,就需要結(jié)合單片機引腳是否支持漏極開路模式或者上拉模式來進行判斷,這種情況下一般是需要接入一個外部的上拉電阻的。

除此之外,在IIC接口接入上拉電阻,也可以起到保護作用。由于I2C接口在工作時主要負責(zé)的是對高低電平檢測的作用,一旦沒有了上拉電阻的保護而直接接電源,出現(xiàn)器件拉低時整個系統(tǒng)就非常危險。根據(jù)I2C總線規(guī)范,總線空閑時兩根線都必須為高。根據(jù)IIC總線規(guī)范的要求,總線空閑時兩根線都必須為高。但由于IIC接口采用Open Drain機制,本身只能輸出低電平而無法主動輸出高電平,所以只能通過外部上拉電阻RP將信號線拉至高電平。因此I2C總線上的上拉電阻是必須要接入的。

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