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上拉電阻：工作原理和選擇值
上拉電阻：工作原理和選擇值
上拉電阻非常常見，您會一直在數(shù)字電路中看到它。它只是一個從輸入端連接到電路的正電源V DD的電阻。
例如，在Arduino的數(shù)字輸入上。或輸入數(shù)字芯片，例如4000系列IC。
上拉電阻器用于確保在未按下按鈕時輸入引腳上處于高電平狀態(tài)。沒有一個，您的輸入將是浮動的，并且您可能冒著在空氣中拾取噪聲的危險，使輸入在HIGH和LOW之間隨機(jī)變化。
上拉值越高，輸入上的電壓就越低。重要的是，電壓必須足夠高，以使芯片將其視為高電平或邏輯1輸入。
例如，如果使用電源為10V的CD4017，則其輸入至少需要7V的電壓才能視為高電平。
例如，如果您選擇100Ω，則問題在于，按下按鈕時會流過大量電流。
使用9V電源，在100Ω上可獲得9V，即90 mA。這是不必要的功率浪費(fèi)，但是這也意味著電阻器需要承受0.81W的功率。大多數(shù)電阻只能承受0.25W的功率。
選擇上拉電阻時的經(jīng)驗法則是選擇一個至少比該引腳的輸入阻抗（或內(nèi)部電阻）小10倍的電阻值。
通常，上拉值為10kΩ即可解決問題。但是，如果您想了解它的工作原理，請繼續(xù)閱讀。
您可以認(rèn)為集成電路（IC）的輸入引腳具有接地電阻。這稱為輸入阻抗：
這兩個電阻組成一個分壓器。如果查看標(biāo)準(zhǔn)的分壓器電路，可以看到上拉電阻為R1，輸入阻抗為R2：
當(dāng)不按下按鈕時，可以使用分壓器公式來查找輸入引腳上的電壓：
在下面，我將公式的組件重命名以適合上拉示例。根據(jù)我們的上拉示例，輸入電壓為V DD。輸出電壓是輸入引腳上的電壓。因此公式變?yōu)椋?span>
計算示例
假設(shè)您的芯片的輸入阻抗為1MΩ（對于許多芯片，100kΩ至1MΩ是正常的）。如果您的電源是9V，并且您選擇的上拉電阻值為10kΩ，那么您在輸入引腳上得到的電壓是多少？
您在輸入引腳上獲得8.9V電壓，足以用作HIGH輸入。
一般而言，如果您堅持使用不小于輸入阻抗十倍的上拉電阻的經(jīng)驗法則，則應(yīng)確保始終在其上始終保持至少90％的VDD電壓。輸入引腳。
如何找到IC的輸入阻抗
您可以輕松地測量芯片的輸入阻抗。阻抗實際上是可以根據(jù)頻率而變化的電阻的術(shù)語。但是對于這種上拉情況，我們僅處理直流電流。
將一個例如10kΩ的上拉電阻連接到芯片的輸入，并測量輸入上的電壓。
假設(shè)您測量時得到8.5V。
使用此定律可以通過歐姆定律找到流經(jīng)電阻的電流。電阻兩端的壓降為9V – 8.5V = 0.5V，因此您得到：
有0.05 mA電流流經(jīng)電阻，因此也流經(jīng)輸入引腳，直至接地。同樣，使用歐姆定律找到電壓降為8.5 V，電流為0.05 mA的物體的電阻：
輸入阻抗為170kΩ。這意味著該輸入的上拉電阻應(yīng)不大于17kΩ。