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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”。! _1 N1 m0 ?# Y- E5 {1 ^
这个提法基本是对的，但也不全对。下面详细加以说明。/ O3 n: e- F) S6 C) Y5 J. a; i
' Z* K- x+ B8 N; g
管脚上拉下拉电阻设计出发点有两个：
6 F* z3 G7 d" U8 R0 l5 N4 `6 V' s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；
$ E' f1 l, m/ U* M( B' O4 L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 _& O* s$ |: Z, ^! I
2 E7 M$ n, x$ _# }, d& r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。
: Q5 E7 q U/ g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。8 i6 { ^2 i( }" \ o+ G' Q) q; a8 |
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。; r+ I* B2 O0 Z1 m9 y) k) d
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。2 P) I# p. S. O6 p
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）' B( ^$ p, u; g% H
, n$ H/ u/ D0 G, O2 n/ P8 u4 |
c n; `4 q% F# k* u![]()
8 ]* S2 r$ ^9 M. d% E$ b; t: I* M8 I8 D1 v
- a$ F8 c9 j* p9 a3 J- b. g2 v
8 P( D& B, Y5 B2 ~* ]) E; S 在前极输出高电平时，Vout输出电流，U为高电平。有两种情况：
2 H& W e" F+ ~" R0 n: c % p& ~+ _& x" w a. C8 _+ f
A、当I0 >= I1 + I2 n2 Q( g2 w2 o2 A
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。
1 {7 a$ K2 e, @+ W9 ZB、当I0 < I1 + I2
, u" F& y& t. q I0 +I= I1 + I2" U+ t0 u- `; F8 ?5 }# L& P5 I/ s# `" a! f
U=VCC-IR$ T9 L# A+ E% x8 ]( ]1 v
U>=VHmin
7 a6 b+ t' g8 T1 Q q 由以上三式计算得出，R<=(VCC- VHmin)/I
+ M) J6 ^! C q v+ X 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。
" u* u. c9 q- E2 b' O 4 C6 d/ A' ?" A# @# b
当前极Vout输出低电平时，各管脚均为灌电流，则：! A" b2 [+ V! z# U8 d) V
I’= I1’ + I2’ +I0’$ \) E* _1 s% ]) y* U
U’ =VCC-I’ R
7 [& A8 G: b7 P+ g/ p( C8 n U’ <=VLmax
6 v$ k( {- T4 K# Q7 f# \以上三式可以得出：R>=(VCC- VLmax)/I’
3 Y0 y& w5 E$ p. D0 C0 V/ ? , ?$ s; l6 `" _3 s" w& ^, G' E
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。
& S. O% _* w% I' W! S 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。
+ _) Y% R8 }- m$ T % i5 Z* A* Z) {) N: t; J% R' @0 \
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。
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发表于 2019-1-25 16:31
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