上拉電(diàn)阻：工作原理(lǐ)和选择值

2021-04-29

上拉電(diàn)阻：工作原理(lǐ)和选择值

上拉電(diàn)阻非常常见，您会一直在数字電(diàn)路中看到它。它只是一个从输入端连接到電(diàn)路的正電(diàn)源V DD的電(diàn)阻。

例如，在Arduino的数字输入上。或输入数字芯片，例如4000系列IC。

上拉電(diàn)阻器用(yòng)于确保在未按下按钮时输入引脚上处于高電(diàn)平状态。没有(yǒu)一个，您的输入将是浮动的，并且您可(kě)能(néng)冒着在空气中拾取噪声的危险，使输入在HIGH和LOW之间随机变化。

如何选择上拉電(diàn)阻值

规则1：值不能(néng)太高。

上拉值越高，输入上的電(diàn)压就越低。重要的是，電(diàn)压必须足够高，以使芯片将其视為(wèi)高電(diàn)平或逻辑1输入。

例如，如果使用(yòng)電(diàn)源為(wèi)10V的CD4017，则其输入至少需要7V的電(diàn)压才能(néng)视為(wèi)高電(diàn)平。

规则2：但也不能(néng)太小(xiǎo)。

例如，如果您选择100Ω，则问题在于，按下按钮时会流过大量電(diàn)流。

使用(yòng)9V電(diàn)源，在100Ω上可(kě)获得9V，即90 mA。这是不必要的功率浪费，但是这也意味着電(diàn)阻器需要承受0.81W的功率。大多(duō)数電(diàn)阻只能(néng)承受0.25W的功率。

经验法则

选择上拉電(diàn)阻时的经验法则是选择一个至少比该引脚的输入阻抗（或内部電(diàn)阻）小(xiǎo)10倍的電(diàn)阻值。

通常，上拉值為(wèi)10kΩ即可(kě)解决问题。但是，如果您想了解它的工作原理(lǐ)，请继续阅读。

上拉電(diàn)阻如何工作？

您可(kě)以认為(wèi)集成電(diàn)路（IC）的输入引脚具有(yǒu)接地電(diàn)阻。这称為(wèi)输入阻抗：

这两个電(diàn)阻组成一个分(fēn)压器。如果查看标准的分(fēn)压器電(diàn)路，可(kě)以看到上拉電(diàn)阻為(wèi)R1，输入阻抗為(wèi)R2：

您可(kě)以使用(yòng)分(fēn)压器公式来查找未按下按钮时输入引脚上的電(diàn)压：

在下面，我将公式的组件重命名以适合上拉示例。根据我们的上拉示例，输入電(diàn)压為(wèi)V DD。输出電(diàn)压是输入引脚上的電(diàn)压。因此公式变為(wèi)：

计算示例

假设您的芯片的输入阻抗為(wèi)1MΩ（对于许多(duō)芯片，100kΩ至1MΩ是正常的）。如果您的電(diàn)源是9V，并且您选择的上拉電(diàn)阻值為(wèi)10kΩ，那么您在输入引脚上得到的電(diàn)压是多(duō)少？

您在输入引脚上获得8.9V電(diàn)压，足以用(yòng)作HIGH输入。

一般而言，如果您遵循使用(yòng)不小(xiǎo)于输入阻抗十倍的上拉電(diàn)阻的经验法则，则应确保始终在其上始终保持至少90％的VDD電(diàn)压。输入引脚。

如何找到IC的输入阻抗

您可(kě)以轻松地测量芯片的输入阻抗。阻抗实际上是可(kě)以根据频率而变化的電(diàn)阻的术语。但是对于这种上拉情况，我们仅处理(lǐ)直流電(diàn)流。

将一个例如10kΩ的上拉電(diàn)阻连接到芯片的输入，并测量输入上的電(diàn)压。

假设您测量时得到8.5V。

使用(yòng)此定律可(kě)以通过欧姆定律找到流经電(diàn)阻的電(diàn)流。電(diàn)阻两端的压降為(wèi)9V – 8.5V = 0.5V，因此您得到：

有(yǒu)0.05 mA電(diàn)流流经電(diàn)阻，因此也流经输入引脚，直至接地。同样，使用(yòng)欧姆定律找到電(diàn)压降為(wèi)8.5 V，電(diàn)流為(wèi)0.05 mA的物(wù)體(tǐ)的電(diàn)阻：

输入阻抗為(wèi)170kΩ。这意味着该输入的上拉電(diàn)阻应不大于17kΩ。