單片機上下拉電阻

很多芯片電路應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電阻拉到高電平，同時此電阻也起到一個限流作用，下拉就是下拉到低電平。

比如我們的 IO 設置為開漏輸出高電平或者是高阻態時，默認的電平就是不確定的，外部經一個電阻接到 VCC，也就是上拉電阻，那么相應的引腳就是高電平；經一個電阻到 GND，也就是下拉電阻，那么相應的引腳就是一個低電平。

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

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 OC 門就相當于單片機 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 口的驅動能力。標準 51 單片機的內部 IO 口的上拉電阻，一般都是在幾十 K 歐，比如 STC89C52 內部是 20K 的上拉電阻，所以最大輸出電流是 250uA，因此外部加個上拉電阻，可以形成和內部上拉電阻的并聯結構，增大高電平時電流的輸出能力。

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

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

那么我們在進行電路設計的時候，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當足夠大，因為電阻越大，電流越小。

從確保足夠的引腳驅動能力考慮應當足夠小，電阻小了，電流才能大。

在開漏輸出時，過大的上拉電阻會導致信號上升沿變緩。我們來解釋一下：實際電平的變化都是需要時間的，雖然很小，但永遠都達不到零，而開漏輸出時上拉電阻的大小就直接影響了這個上升過程所需要的時間，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，最終將導致信號還沒等上升到高電平就又變為低了，于是信號就無法正確傳送了。

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實際需求來選，通常情況下在標準范圍內就可以了，不一定是一個固定的值。