什么是上拉或下拉电阻？为什么使用上拉或下拉电阻？

　　上拉和下拉电阻是许多数字电路的组成部分。了解什么是上拉电阻或下拉电阻很重要？为什么将其用于数字电路？以及如何选择这些的价值？本文将回答这三个问题，并让您更好地了解它。

　　什么是上拉或下拉电阻：

　　

　　这些是将数字输入引脚连接到VCC或接地的常用电阻器。这些电阻的目的是调出相当于地或VCC电压的输入引脚。参考上面的电路图，电阻R1和R2是上拉电阻。这些电阻将输入引脚的电压拉高到VCC电平。

　　

　　现在看上面的电路图，这里的电阻R1和R2充当下拉电阻。这些电阻将输入引脚的电压下拉至接近GND电平。

　　为什么使用上拉或下拉电阻：

　　简而言之，上拉或下拉电阻的目的是使数字引脚的输入保持在稳定状态 - 上拉电阻为1，下拉电阻为0。为了进一步解释这一点，我们需要了解 Logic

家族以及每个家族之间的区别。

　　逻辑电平：

　　逻辑电平只不过是决定数字电路中的输入或输出如何解释为“1”（高状态）或“0”（低状态）的电压范围。数字系统中存在许多逻辑家族。TTl，CMOS，RTL，DTL是少数几个系列，其中TTL和CMOS非常有名且常用。

　　

　　上图显示了+5VccTTL逻辑系列的逻辑电平图。正如您在输出图和输入图中观察到的那样，每种逻辑状态都有一个电压范围。参考输入电压电平，您可以观察到

　　栅极读取逻辑 1 – 输入电压范围必须在 2v 至 5v 之间

　　栅极读取逻辑 0 – 输入电压范围必须在 0 至 0.8v 之间

　　不确定区域是陷阱，这意味着当输入电压从0.8到2v之间时，栅极将无法理解它，并且它将以不希望的方式起作用。输出可以是 0 或

1，我们无法预测它们。

　　最后一种情况对于设计数字电路来说太糟糕了，因为它可能会使整个电路失效，而您的设计将毫无用处。

　　浮动状态：

　　

　　现在看一下上面的电路，其中开关连接到OR门的输入引脚。当开关未连接时，引脚被称为浮动状态，这意味着其中没有显示定义的电压。在这个瞬间，来自周围的电噪声或电磁波会在这些引脚中感应出一些电压，因此输入电压很有可能落入0.8至2v的不确定区域，从而推动我们的整个系统失效。在最坏的情况下，噪声和电磁波会产生波动的电压，使整个系统不稳定。

　　为了摆脱上述情况，请在两个输入引脚上添加一个电阻，并将它们连接到Vcc。通过这样做，输入引脚电压将被上拉，电压将几乎等于Vcc。这使得逻辑门检测输入电压作为逻辑1并采取相应的行动。

　　计算电阻值：

　　每个数字输入引脚都会消耗一些电流，并具有一些内部阻抗。由于这些原因，这些上拉电阻两端存在压降。因此，在选择电阻值时，我们应该确保

　　电阻不要太高，因此输入引脚不会有足够的电流工作

　　太小，以至于多余的电流流过并导致短路。

　　上拉电阻：

　　假设OR门的数字引脚在+100Vcc时消耗5uA电流。为了选择电阻器，我选择了4v作为上拉电压，因为它会从2v提供一些不错的空间，超出该空间是不确定的区域。您不能选择5v，因为如上所述，电阻器两端会有一些压降，因此选择低于Vcc电平是安全的。

应用欧姆定律和这些值，

　　R = 5 – 4 / 100uA

　　= 1 / 100uA

　　= 10科姆

　　

　　下拉电阻：

　　对于上述100uA的消耗电流，我将选择0.5v的下拉电压，因为它从0.8v提供了一个空间，高于该空间的输入进入不确定区域。在这里应用欧姆定律将得到电阻值

　　R = 0.5V / 100uA

　　= 5科姆

　　

　　注意：

　　查看数据手册，了解数字芯片的输入电流和输入阻抗，并执行上述计算，为您的数字电路找到完美的上拉或下拉电阻。

　　切勿尝试在没有电阻的情况下尝试上述设置，您最终会短路电源，因为没有电阻器关闭开关会导致电流过大，因为没有阻抗可用。