上拉/下拉电阻和开漏/推挽输出之间的关系

`上拉/下拉电阻和开漏/推挽输出之间的关系`

文章目录

`上拉/下拉电阻和开漏/推挽输出之间的关系`
- `上拉电阻 & 下拉电阻`
- - `上拉电阻`
  - - `上拉电阻原理`
    - `上拉电阻如何取值？`
    - `PS：漏电流 & 驱动能力`
    - - `漏电流`
      - `驱动能力`
  - `下拉电阻`
- `开漏输出 & 推挽输出`
- - `推挽输出`
  - - `什么是 “ 推挽 ”？`
  - `开漏输出`
  - - `什么是 “ 开漏 ”`
    - `什么情况下使用开漏模式？`
    - `开漏输出的应用`
`如果对你有帮助，就点赞收藏把！(｡･ω･｡)ﾉ♡`

很常见的一个GPIO口配置

    GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;						/* 初始化结构体 */__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();                           /* GPIOB时钟使能 */gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_5;                   	/* PB5引脚 */gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;            /* 推挽输出 */gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;                    /* 上拉 */gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;          /* 高速 */HAL_GPIO_Init(GPIOB, &gpio_init_struct);       			/* 初始化LED0引脚 */gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_6;           			/* PB6引脚 */HAL_GPIO_Init(GPIOB, &gpio_init_struct);       			/* 初始化LED1引脚 */

GPIO八种模式	特点及应用
输入浮空	输入用，完全浮空，状态不定
输入上拉	输入用，用内部上拉，默认是高电平
输入下拉	输入用，用内部下拉，默认是低电平
模拟功能	ADC、DAC
开漏输出	软件IIC的SDA、SCL等
推挽输出	驱动能力强，25mA（max），通用输出
开漏式复用功能	片上外设功能（硬件IIC的SDA、SCL引脚等）
推挽式复用功能	片上外设功能（SPI的SCK、MISO、MOSI引脚等）

`上拉电阻 & 下拉电阻`

STM32 F1的IO结构图
在这里插入图片描述
STM32 F4/F7/H7的IO结构图

`上拉电阻`

上拉电阻作用：解决浮空状态的不确定性，将输出压钳位高电平

`上拉电阻原理`

芯片内部可以简略等效成mos管（Q1）表示输出
在这里插入图片描述

Q1	输出
打开	低电平
关闭	浮空/高阻态

也就是当mos管（Q1）关闭时，输出是不知道，相当于什么都没接（浮空/高阻态）
这就相当于是一个未知不可控的因素，这是让人不能接受。

所以我们需要接上拉电阻
在这里插入图片描述

Q1	输出
打开	低电平
关闭	高电平

如此当mos管（Q1）关闭时，输出就被钳位在高电平

也可以这么理解
并联电阻使得上半部分阻值减少
而下半部分阻值无穷大
故而5V电压全加在下半部分
由此将输出电压拉高
在这里插入图片描述

`上拉电阻如何取值？`

最靠谱的做法就是，用示波器来看，找打合适的阻值

应用	取值
只用作控制开关	取10K-100K
驱动PWM / IIC等通讯	R1取1K-10K

阻值	优点	缺点
上拉电阻小	驱动能力强	漏电流大
上拉电阻大	漏电流小	驱动能力弱

`PS：漏电流 & 驱动能力`

`漏电流`

MOS管打开时，就会产生如图的漏电流
这部分电流不仅会浪费掉，还会产生热量
电阻越小漏电流越大，发热越厉害
在这里插入图片描述

`驱动能力`

两个器件之间电平传输，一般会有寄生电容
当电平跳变的时候，例如低电平跳变成高电平
在这里插入图片描述

你以为的电平跳变

在这里插入图片描述

实际上的电平跳变

在这里插入图片描述

这就是寄生电容充电的过程，上拉电阻越大，充电越慢，驱动能力越弱

`下拉电阻`

下拉电阻作用：同样是解决浮空状态的不确定性，将输入电压钳位低电平

我们先将芯片内部等效成一个mos管（实际上应该是一个触发器）
在这里插入图片描述
虽然接的是5V电源，但由于N半导体和P半导体组成的PN结阻值太大，跟断开没什么区别

由于存在扩散电流，漂移电流，信号干扰等诸多因素
导致P半导体的电压漂浮不定，也就是输入电压不确定
对于一个精益求精的工程师来说，这怎么能忍，必须要排除一切不确定因素

当外接一个与地相连的电阻（下拉电阻），此时输入电压就是低电平了

在这里插入图片描述

那为什么不直接接地？

在这里插入图片描述
如果直接接地，也是将输入电压钳位在低电平
但是这样的话，就无法输入高电平了！！

默认情况，输入低电平
在这里插入图片描述

当有高电平连接时，输入高电平
在这里插入图片描述

状态	Q1	Q2	输出
状态1	打开	关闭	高电平
状态2	关闭	打开	低电平
状态3	关闭	关闭	浮空/高阻态
状态4	打开	打开	（短路烧毁）

Q2	Q4	输出
打开	关闭	低电平
关闭	打开	低电平
打开	打开	低电平
关闭	关闭	高电平

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