上拉電阻器非常普遍，您會(huì)一直在數(shù)字電路中看到它。 它只是一個(gè)電阻器，從輸入端連接到Vdd，電路的正電源。

上拉電阻用于確保在未按下按鈕時(shí)輸入引腳上具有高電平狀態(tài)。 如果沒有一個(gè)，您的輸入將是浮動(dòng)的，并且您有可能在輸入在高和低之間隨機(jī)變化，因?yàn)樗诳諝庵惺叭≡胍簟?/p>

如何選擇上拉電阻值

低電阻值稱為強(qiáng)上拉(電流流動(dòng)較多)，高電阻值稱為弱上拉(電流較少)

規(guī)則 1：值不能太高。

上拉值越高，輸入端的電壓就越低。 重要的是，電壓要足夠高，芯片才能將其視為高電平或邏輯1輸入。

例如，如果使用具有 10V 電源的 CD4017，則輸入端至少需要 7V 才能將其視為 HIGH。

規(guī)則2：但它也不能太小。

例如，如果您選擇100 Ω，問題是當(dāng)按下按鈕時(shí)，您會(huì)獲得大量電流流經(jīng)它。

使用9V電源時(shí)，您可以在100 Ω(90
mA)獲得9V電壓。 這是不必要的功率浪費(fèi)，但這也意味著電阻器需要承受0.81W。 大多數(shù)電阻器只能處理高達(dá)0.25W的功率。

經(jīng)驗(yàn)法則

一般規(guī)則是使用比輸入引腳的輸入阻抗(R2)小一個(gè)數(shù)量級(jí)(1/10)的上拉電阻(R1)，小10倍的電阻值。

通常，10 kΩ的上拉值就可以解決問題。 但是，如果您想了解它的工作原理，請(qǐng)繼續(xù)閱讀。

上拉電阻器如何工作?

您可以使用分壓器公式查找未按下按鈕時(shí)輸入引腳上的電壓：

如果對(duì)上拉R1使用1MΩ電阻，并且輸入引腳的阻抗R2約為1MΩ(形成分壓器)，則輸入引腳上的電壓約為VCC的一半，并且微控制器可能不會(huì)將引腳記錄為處于高電平狀態(tài)。 在5V系統(tǒng)上，輸入電壓為2.5V

計(jì)算示例

假設(shè)您的芯片的輸入阻抗為1MΩ(對(duì)于許多芯片來說，100kΩ至1MΩ是正常的)。 如果您的電源是9V，并且您選擇10
kΩ的上拉電阻值，那么輸入引腳上的電壓是多少?

輸入引腳上的電壓為8.9V，足以用作高電平輸入。

通常，如果您堅(jiān)持使用不超過輸入阻抗十倍的上拉電阻的經(jīng)驗(yàn)法則，您將確保輸入引腳上始終具有至少90%的VDD電壓。

總結(jié)

由于通常需要上拉電阻，因此許多MCU(如Arduino平臺(tái)上的ATmega328微控制器)都具有可以啟用和禁用的內(nèi)部上拉電阻。 要在 Arduino
上啟用內(nèi)部上拉，您可以在 setup() 函數(shù)中使用以下代碼行：

COPY CODEpinMode(5, INPUT_PULLUP); // Enable internal pull-up resistor on pin 5

需要指出的另一件事是，上拉電阻越大，引腳對(duì)電壓變化的響應(yīng)速度就越慢。 這是因?yàn)轲侂娸斎胍_的系統(tǒng)本質(zhì)上是一個(gè)與上拉電阻耦合的電容器，因此形成RC濾波器，而RC濾波器需要一些時(shí)間來充電和放電。 如果您有一個(gè)非常快速變化的信號(hào)(如USB)，高阻值上拉電阻可以限制引腳改變狀態(tài)的速度(信號(hào)還具有可靠性)。 這就是為什么您經(jīng)常會(huì)在USB信號(hào)線上看到1k至4.7KΩ電阻的原因。

所有這些因素都決定了使用什么值的上拉電阻器。