什么是上拉电阻,什么是下拉电阻
什么是上拉电阻, 什么是下下拉电阻?它们有什么作
用?
(提示:如果图片显示不完整,请保存下来再看就行了。)
A :如下图的两个 Bias Resaitor 电阻就是上拉电阻和下拉电阻。图中,上部的一个Bias Resaitor 电阻因为是接地,因而叫做下拉电阻,意思是将电路节点A 的电平向低方向(地)拉;同样,图中,下部的一个Bias Resaitor 电阻因为是电源(正),因而叫做上拉电阻,意思是将电路节点A 的电平向高方向(电源正)拉。当然,许多电路中上拉下拉电阻中间的那个12k 电阻是没有的或者看不到的。我找来这个图是RS -485/RS-422总线上的,可以一下子认识上拉下拉的意思。但许多电路只有一个上拉或下拉电阻,而且实际中,还是上拉电阻的为多。
上拉下拉电阻的主要作用是在电路驱动器关闭时给线路(节点)以一个固定的电平。 1 在RS -485总线中,它们的主要作用就是在线路所有驱动器都释放总线时让所有节点的A -B 端电压在200mV 或200mV 以上(不考虑极性)。不然,如果接收器输入端A 和B 间的电平低于±200mV (绝对值小于200mV) ,接收器输出的逻辑电平将被当作所传输数据的末位而被接收起来,这样显然是极容易产生通讯错误的。
2 最容易见到的上拉电阻应当是NE555电路7脚作为输出用的时候。实际上,它和一个三极管的C 极或MOS 管的D 极有一个电阻接到电源+上是一样道理的。它的作用就是:当管子(晶体管或MOS 管)输入关断电平时,C 极或D 极有一个高电平(空载时约等于电源电压);当管子(晶体管或MOS 管)输入导通电平时,C 极或D 极将与电源地(-)接通,因而有一个低电平。理想的应为0V ,但因为管子有导通电阻,因而有一定的电压,不同的管子可能不一样,相同的管子也可能因参数差异而小有差别,即便是真正的金属接触的电源开关,也是有接触电阻/导通压降(虽然不同电流下压降不同)的;仅仅就导通而言,对于不同系列的集成电路来说,因为应用对象不同,导通后的输出电压有不同的规定,典型是TTL 电平和CMOS 电平的不同。这方面超过了本问题的内容,将日志里另外处理。
3 建议:自己实验或用仿真软件看看。
电容的作用
电容的作用:作为无源元件之一的电容,其作用不外乎以下几种:
1、应用于电源电路,实现旁路、去藕、滤波和储能的作用,下面
分类详述电容的作用:
1)旁路
旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件,它能使稳压器的输出均匀化,降低负载需求。就像小型可充电电池一样,旁路电容能够被充电,并向器件进行放电。为尽量减少阻抗,旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。这能够很好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。地弹是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。
2)去藕
去藕,又称解藕。从电路来说,总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大,驱动电路要把电容充电、放电,才能完成信号的跳变,在上升沿比较陡峭的时候,电流比较大,这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流,由于电路中的电感,电阻(特别是芯片管脚上的电感,会产生反弹),这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声,会影响前级的正常工作。这就是耦合。
去藕电容就是起到一个电池的作用,满足驱动电路电流的变化,避免相互间的耦合干扰。
将旁路电容和去藕电容结合起来将更容易理解。旁路电容实际也是去藕合的,只是旁路电容一般是指高频旁路,也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。高频旁路电容一般比较小,根据谐振频率一般是0.1u ,0.01u 等,而去耦合电容一般比较大,是10uF 或者更大,依据电路中分布参数,以及驱动电流的变化大小来确定。
旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象,而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象,防止干扰信号返回电源。这应该是他们的本质区别。
3)滤波
从理论上(即假设电容为纯电容)说,电容越大,阻抗越小,通过的频率也越高。但实际上超过1uF 的电容大多为电解电容,有很大的电感成份,所以频率高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容,这时大电容通低频,小电容通高频。电容的作用就是通高阻低,通高频阻低频。电容越大低频越容易通过,电容越大高频越容易通过。具体用在滤波中, 大电容(1000uF)滤低频,小电容(20pF)滤高频。
曾有网友将滤波电容比作“水塘”。由于电容的两端电压不会突变,由此可知,信号频率越高则衰减越大,可很形象的说电容像个水塘,不会因几滴水的加入或蒸发而引起水量的变化。它把电压的变动转化为电流的变化,频率越高,峰值电流就越大,从而缓冲了电压。滤波就是充电,放电的过程。
4)储能
储能型电容器通过整流器收集电荷,并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。电压额定值为40~450VDC 、电容值在220~150 000uF 之间的铝电解电容器(如EPCOS 公司的 B43504或B43505)是较为常用的。根据不同的电源要求,器件有时会采用串联、并联或其组合的形式, 对于功率级超过10KW 的电源,通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器。
2、应用于信号电路,主要完成耦合、振荡/同步及时间常数的作用:
1)耦合
举个例子来讲,晶体管放大器发射极有一个自给偏压电阻,它同时又使信号产生压降反馈到输入端形成了输入输出信号耦合,这个电阻就是产生了耦合的元件,如果在这个电阻两端并联一个电容,由于适当容量的电容器对交流信号较小的阻抗, 这样就减小了电阻产生的耦合效应,故称此电容为去耦电容。
2)振荡/同步
包括RC 、LC 振荡器及晶体的负载电容都属于这一范畴。
3)时间常数
这就是常见的 R、C 串联构成的积分电路。当输入信号电压加在输入端时,电容(C )上的电压逐渐上升。而其充电电流则随着电压的上升而减小。电流通过电阻(R )、电容(C )的特性通过下面的公式描述:
i = (V/R)e-(t/CR)