电阻特性分析 众所周知,电阻是对电流起阻碍作用的导电体,用符号R表示,单位有欧姆(Ω)、千欧(KΩ)、兆欧(MΩ)。 电阻按材料分可分为碳膜电阻、水泥电阻、金属膜电阻和线绕电阻等; 电阻按功率分有1/16W、1/8W、1/4W、1/2W、1W和2W等额定功率的电阻; 电阻按电阻值的精度分有±5%、±10%、±20%等的普通电阻,还有精确度为±0.1%、±0.2%、±1%等的精密电阻。 电阻的命名归类表如下图所示: 电阻的分类及特征 对于贴片电阻,常用的有0402、0603、0805、1206、1210、1812和2225,其中前两位表示封装电阻的长度,后两位表示宽度,单位是英寸。 电阻的功率额度是电阻应用中一个非常关键的参数,在针对额定功率进行选型时,需要留20%的余量。 那么,我们在应用电阻时需要关注哪些参数呢?电阻的阻值、电阻的精度、电阻的尺寸和电阻的额定功率。对于电阻的阻值都是有常用的电阻值,在计算确定电阻阻值时可能会遇到没有对应阻值的电阻,这时可以采用2个电阻串联的方式,如下图所示,没有860kΩ 1%精度的电阻,但是可以通过2个430kΩ 1%精度的电阻串联的方式获得。 430kΩ电阻串联组成860kΩ电阻值 上拉和下拉电阻 上拉(下拉)就是将不确定的信号通过一个电阻钳位在高电平(低电平),电阻同时起限流作用。上拉是对器件注入电流,下拉是输出电流。 当IC的I/O端口节点为高电平时,节点处和GND之间的阻抗很大,接近无穷大,这个时候通过上拉电阻(4.7kΩ、10kΩ)接到VCC上,上拉电阻的分压几乎可以忽略不计;当I/O端口节点要低电平时,直接接GND就可以了,这个时候VCC与GND通过刚才的上拉电阻连接,通过的电流很小,可以忽略不计。若单纯地要求节点为高电平,且输出阻抗非常大,单片机不会把这个节点拉低,那么,节点拉高直接接VCC也无妨。但是若单片机要使这个节点拉低,节点直接接VCC就会形成和地短路的情况。 对于IC的I/O口来说,当I/O口为低电平时,在IC内部是控制I/O口的引脚在芯片内部与GND相连;当I/O口为高电平时,在IC内部是控制I/O口引脚在芯片内部与非常大的电阻,如100kΩ相接。 有时在I/O节点处会再串接一个小电阻,如68R,这个小电阻的作用是在芯片内部I/O端口与GND相连为低电平时,小电阻相对于GND来说就是一个高阻,那么电流就会流向阻抗低的芯片内部的GND,保证低电平时这个点的电势就是低电平。 上拉和下拉电阻的作用 1.提高电压准位:当TTL电路驱动CNOS电路时,如果TTL电路输出的高电平低于CMOS电路的最低高电平,就需要在TTL的输出端接上拉电阻,提高输出高电平的值; 2.加大输出引脚的驱动能力,如有的单片机引脚也使用上拉电阻; 3.没有连接的引脚防静电、防干扰:尤其在CMOS芯片上,为防止静电造成损坏,不用的引脚要接上拉电阻降低输入阻抗。同时引脚悬空就比较容易接收外界的电磁干扰。 4.电阻匹配,抑制反射波干扰:长线传输时电阻不匹配会引起反射波干扰,加上下拉电阻可以使电阻匹配,有效抑制反射波干扰。 5.预设空间状态/默认电位:如在I2C等总线上,空闲时的状态是由上下拉电阻获得的。 6.提高芯片输入信号的噪声容限:输入端如果是高阻态或高阻抗输入端处于悬空状态,此时需要加上拉或下拉电阻,以免受到随机电平的影响,影响电路工作。同样,如果输出端处于被动状态,需要加上拉或下拉电阻,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。 电视机械按键识别分析 某电视的机械按键是通过电阻分压的方式来识别不同功能的按键,按键部分原理图如下所示: 按键电路设计 如上图所示当遥控器上POWER键按下时,相应的GPIO被拉低输出低电平,KEY0_in输出低电平0V;当CH-键按下时,相应的GPIO输出低电平,KEY1_in输出电压为 根据电阻分压,每个按键主芯片接收到的电平是不同的,就可以区分不同按键。 BJT晶体三极管的基极上下拉电阻作用 在三极管的电路应用中,串接在基极上的电阻起限流作用,如下图所示: BJT上拉电阻和串联电阻电路 BJT下拉电阻和串联电阻电路 上拉电阻使三极管基极的输入电平在默认情况下是高电平输入,当CPU有低电平信号输出时,外围电路响应;同理,下拉电阻使三极管基极输入在默认情况下拉到低电平,当CPU有高电平输出时,外围电路响应。 |