拉电阻详解:上拉电阻与下拉电阻的作用及区别

    上拉（Pull Up ）或下拉（Pull Down）电阻（两者统称为“拉电阻”）,电阻在电路中起限制电流的作用，而上拉电阻和下拉电阻是经常提到也是经常用到的电阻。对于某些集成电路或晶体管电流和电压的能力是有限的，上拉电阻的功能主要是为集电极开路输出型电路增强其电流通道。如果不用，会降低电路的执行能力，例如驱动能力不足或欠驱动状态，导致工作失常，不能准确完成设计者意图。同理，下拉电阻是为了帮助晶体管或集成电路分流亦或是确保电路准确达到设计低电平位，防止误触发或灌电流损坏电路。下面一起来学习吧：

 

    1.上拉电阻

 

    (1)概念：将一个不确定的信号，通过一个电阻与电源VCC相连，固定在高电平。

 

   图1上拉电阻

 

    (2)原理：在上拉电阻所连接的导线上，如果外部组件未启用，上拉电阻则“微弱地”将输入电压信号“拉高”。当外部组件未连接时，对输入端来说，外部“看上去”就是高阻抗的。这时，通过上拉电阻可以将输入端口处的电压拉高到高电平。如果外部组件启用，它将取消上拉电阻所设置的高电平。通过这样，上拉电阻可以使引脚即使在未连接外部组件的时候也能保持确定的逻辑电平。

 

    2.下拉电阻

 

    概念：将一个不确定的信号，通过一个电阻与GND相连，固定在低电平。

 

    图2下拉电阻

 

    3.主要作用

 

    下拉电阻的主要作用是与上接电阻一起在电路驱动器关闭时给线路(节点)以一个固定的电平。

 

    (1)提高电压准位：

 

    a)当TTL电路驱动COMS电路时，如果TTL电路输出的高电平低于COMS电路的最低高电平(一般为3.5V)，这时就需要在TTL的输出端接上拉电阻，以提高输出高电平的值。

 

    b)OC门电路必须加上拉电阻，以提高输出的高电平值。

 

    (2)加大输出引脚的驱动能力，有的单片机管脚上也常使用上拉电阻。

 

    (3)电阻匹配，抑制反射波干扰：长线传输中电阻不匹配容易引起反射波干扰，加上下拉电阻是电阻匹配，有效的抑制反射波干扰。

 

    (4)N/Apin防静电、防干扰：在COMS芯片上，为了防止静电造成损坏，不用的管脚不能悬空，一般接上拉电阻产生降低输入阻抗，提供泄荷通路。同时管脚悬空就比较容易接受外界的电磁干扰。

 

    (5)预设空间状态/缺省电位：在一些CMOS输入端接上或下拉电阻是为了预设缺省电位。当你不用这些引脚的时候，这些输入端下拉接0或上拉接1。在I2C总线等总线上，空闲时的状态是由上下拉电阻获得

 

    (6)提高芯片输入信号的噪声容限：输入端如果是高阻状态，或者高阻抗输入端处于悬空状态，此时需要加上拉或下拉，以免收到随机电平而影响电路工作。同样如果输出端处于被动状态，需要加上拉或下拉，如输出端仅仅是一个三极管的集电极。从而提高芯片输入信号的噪声容限增强抗干扰能力。

 

 

    上拉电阻和下拉电阻2者共同的作用是：避免电压的“悬浮”，造成电路的不稳定。对于上拉电阻和下拉电阻的选择，应结合开关管特性和下级电路的输入特性进行设定;考虑的因素包括：驱动能力与功耗的平衡，下级电路的驱动需求，高低电平的设定，频率特性等等。