誰能通俗易懂地講解一下上拉電阻和下拉電阻的原理是什麼?

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首先上拉電阻是接到VCC,下拉電阻是接到GND

  • 不是說加了電阻就能上拉和下拉,是要看電阻怎麼接法,拉在哪個地方
  • 上拉電阻肯定是接到VCC(電源),我們以高電壓理解為上
  • 下拉電阻肯定是接到GND(電源),我們以低電壓理解為下

何為上拉電阻,上拉電阻怎麼接法?

  • 以一個輕觸開關檢測的電路為例解說一下

  • 原理圖A沒有接上拉電阻,原理圖B接了上拉電阻
  • 原理圖A當輕觸開關SW1按下時,輸入端口A的是低電平,但當輕觸開關SW1沒有按下時,輸入端口A是什麼電平呢?不知道啊!在數字電路的世界只有0和1,我們不能讓未知的狀態出現,否則很容易出問題
  • 原理圖B當輕觸開關SW5按下時,輸入端口B的是低電平,但當輕觸開關SW5沒有按下時上拉電阻R1決定了輸入端口B是高電平,不會存在未知的狀態
  • 明顯原理圖B優於原理圖A

何為下拉電阻,下拉電阻怎麼接法?

  • 同樣以一個輕觸開關檢測的電路為例解說一下

  • 原理圖C沒有接下拉電阻,原理圖D接了下拉電阻
  • 原理圖C當輕觸開關SW1按下時,輸入端口C的是高電平,但當輕觸開關SW1沒有按下時,輸入端口C是什麼電平呢呢?不知道啊!在數字電路的世界只有0和1,我們不能讓未知的狀態出現,否則很容易出問題
  • 原理圖D當輕觸開關SW5按下時,輸入端口D的是高電平,但當輕觸開關SW5沒有按下時下拉電阻R1決定了輸入端口D是低電平,不會存在未知的狀態
  • 明顯原理圖D優於原理圖C

哪些場合需要接上拉或者下拉電阻呢?

  • 開關檢測電路中接上拉或者下拉電阻,防止輸入檢測端口出現浮空的未知狀態。
  • 繼電器驅動電路中,下拉電阻R10可以防止三極管意外的導通(如果使用PNP三極管驅動繼電器就會拉上拉電阻)
  • LED驅動電路中,三極管Q1接下拉電阻,可以防止感應電流引起的三極管微導通,可以防止LED出現微亮的現象

總的來說,上拉電阻可以讓信號鉗制在高電平;下拉電阻可以讓信號鉗制在低電平

歡迎大家都來討論一下,上拉、下拉電阻還會在哪些場合需要用到呢?你覺得三極管放大電路中的基極(b)偏置電阻算是上拉或者下拉電阻嗎?

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上拉電阻和下拉電阻在設計電路的時候經常遇到,上拉電阻可以在初始狀態把信號牽制在確定的高電平,下拉電阻可以把信號牽制在確定的低電平。下面舉例詳細介紹。

1.上拉電阻介紹

所謂上拉,就是端口通過電阻接至VCC電源端。比如在設計按鍵電路時,按鍵的一端接GND,另一端接單片機的GPIO,同時會在GPIO口上接一個電阻到VCC,這個電阻就是上拉電阻。如下圖所示。

有了上拉電阻,在沒有按鍵發生時,單片機會檢測到確定的高電平,如果沒有該上拉電阻的話,單片機檢測到的可能是一個浮空的電平而不是確定的高電平,在檢測按鍵的時候可能會誤判。

再以PNP三極管驅動繼電器為例,在基極端接一個上拉電阻,在單片機初始化階段,端口初始化時可能電平不是確定的高電平,容易誤觸發PNP三極管導通,加了上拉電阻後,在單片機端口不確定的時候基極是高電平,不會讓繼電器無動作。

2.下拉電阻介紹

所謂下拉,就是端口通過電阻接到GND,在端口輸出信號不確定的時候把信號牽制在確定的低電平。以NPN三極管驅動繼電器為例,如下圖所示。

單片機作為輸出端口控制三極管,輸出高電平時三極管導通繼電器動作;單片機輸出低電平時三極管截止繼電器復位。但是在單片機的初始化階段,端口的輸出狀態可能不是確定的,不是確定的高電平也不是確定的低電平,有可能使繼電器誤動作。由於下拉電阻的存在,即使單片機初始化時,基極被下拉電阻牽制在低電平狀態,不會發生誤動作。

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模擬電路中的上拉下拉電阻也稱為偏置電阻,是為電路提供合適的偏置電壓,以使三極管工作在線性區域。

數字電路中的上拉下拉電阻是為電路排除干擾設置的,電路中晶體管PN結反向漏電電流,感應電壓等各種干擾會使電路中的關鍵電壓檢測點開關電壓混亂,使用電阻後可使穩態電壓保持穩定。


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