关于电路相关知识的简单讲解

只看该作者 · 2023-1-12 10:58

本帖最后由中国龙芯CDX 于 2023-1-17 10:01 编辑

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目前正在做新唐MCU相关PCB原理图绘制，发现有好多电路的基础知识其实挺经典的计划有时间跟大家分享探讨一下！
今天咱们就简单聊聊PCB原理图绘制过程中的上下拉电阻。
1、理解上下拉电阻
既然说到上下拉电阻，那么我简单说一下我理解的上下拉电子的含义。
我简单画了一个电路图依托电路图给大家讲解一下:

上下拉电阻图
通过图可以知道，简单的说上拉电阻的作用就是R1一端接VCC高电平一端接引脚1，其实电阻就相当于一根导线引脚1的电平就等于VCC电平这样就将引脚变为确定的高电平，如果没有上拉电阻则引脚1状态不确定，可能是高电平也可能是低电平，有了上拉电阻之后将不确定的引脚1变为确定的高电平；当引脚1通过MCU内部接地即VCC通过R1导通电流方向就是上图画的由VCC流入引脚1，R1就会起到限流的作用保护引脚1不会由于大电流流入烧毁引脚1，所以R1的电阻值一定要计算选取，不要太小。由以上R1上拉电阻作用可以总结出一个简单的上拉电阻的通俗定义就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平，电阻同时起限流作用！
同理依据上图可以总结下拉电阻的作用就是R2一端接地一端接引脚2，电阻相当于一根导线将引脚2与地连接，这样引脚2与地GND的电平一样为0V低电平，如此设计就将不确定的引脚2电平通过R2下拉电阻变为确定的低电平；当引脚2通过MCU给高电平时电流方向就是由引脚2流向到GND。由以上R2下拉电阻的作用可以总结下拉电阻的定义是将不确定的信号通过下拉电阻稳定在低电平，电阻限流作用保护驱动时后续元气件的安全，一般情况下MCU电压不大没啥问题，但如果是高压设备下拉电阻会限流保护电阻后面的设备，从而保护电路安全。通过上面的分析我们还能得出如下结论：
①上拉是对器件注入电流由高到低，下拉是输出电流流到地，如果是MCU的话引脚12为IO口就知道这个引脚是IN还是OUT，这样编写程序时也会很方便，所以在单片机范围内原理图才是编写程序的出处。
②弱强只是上拉电阻的阻值不同，R1和R2电阻值大小影响通过的电流，没有什么严格区分。通过以上结论咱们再一起看一下其他形式的上下拉电阻：

大家可以按照以上结论自行分析一下上图的R2做上下拉电阻的作用。

2、拉电阻阻值计算
上下拉电阻计算考虑的因素比较多，下面针对重点的几个方面依次讲解一下：
①从节约功耗及芯片的承载电流能力考虑应当足够大，原因电阻大，电流小，电流小的话整体功耗就会降低。
②从确保足够的驱动电流考虑应当足够小；电阻小，电流大，对外部元气件的驱动能力强。
③对于高速电路，过大的上拉电阻可能边沿变平缓。
综合考虑以上三点,通常在1k到10k之间选取，这个只是个大致范围有时候根据驱动电路的驱动电流能力，还得结合实际进行计算确定最终的上下拉电阻值！

3、总结
对于电路设计方面还是得理解本质层面，上下拉其实就是电阻的运用将不确定的IO口变为确定的高低电平，其实高低电平在单片机内部就是1和0,正是由于1和0的处理加上逻辑运用形成了编程等各个层面的延续知识，当然有写的不合理或是不正确的地方请多多指出，大家共同营造21ic的学习氛围。