在我們剛一開始接觸到51微控制器的時候對p0口必須加上上拉電阻,否則p0就是高阻態。
對這個問題可能感到疑惑,為什麼是高阻態?加上拉電阻?今天針對這一概念進行簡單講解。
高阻態
高阻態這是乙個數位電路裡常見的術語,指的是電路的一種輸出狀態,既不是高電平也不是低電平。
如果高阻態再輸入下一級電路的話,對下級電路無任何影響,和沒接一樣,如果用萬用表測的話有可能是高電平也有可能是低電平,隨它後面接的東西定。
高阻態的實質
電路分析時高阻態可做開路理解,你可以把它看作輸出(輸入)電阻非常大。
它的極限可以認為懸空,也就是說理論上高阻態不是懸空,它是對地或對電源電阻極大的狀態。而實際應用上與引腳的懸空幾乎是一樣的。
高阻態的意義
當閘電路的輸出上拉管導通而下拉管截止時,輸出為高電平,反之就是低電平。
如果當上拉管和下拉管都截止時,輸出端就相當於浮空(沒有電流流動),其電平隨外部電平高低而定,即該閘電路放棄對輸出端電路的控制 。
典型應用
在乙個系統中或在乙個整體中,我們往往定義了一些參考點,就像我們常常說的海平面,在單片中也是如此,我們無論說是高電平還是低電平都是相對來說的。明確了這一點對這一問題可能容易理解。
微控制器中的高阻態
在51微控制器,沒有連線上拉電阻的p0口相比有上拉電阻的p1口在i/o口引腳和電源之間相連是通過一對推挽狀態的fet來實現的,51具體結構如下圖。
組成推挽結構,從理論上講是可以通過調配管子的引數輕鬆實現輸出大電流,提高帶載能力,兩個管子根據通斷狀態有四種不同的組合,上下管導通相當於把電源短路了,這種情況下在實際電路中絕對不能出現。
從邏輯電路上來講,上管開-下管關開時io與vcc直接相連,io輸出低電平0,這種結構下如果沒有外接上拉電阻,輸出0就是開漏狀態(低阻態),因為i/o引腳是通過乙個管子接地的,並不是使用導線直接連線,而一般的mos在導通狀態也會有mω極的導通電阻。
到這裡就很清楚了,無論是低阻態還是高阻態都是相對來說的,把下管子置於截止狀態就可以把gnd和i/o口隔離達到開路的狀態,這時候推挽一對管子是截止狀態,忽略讀取邏輯的話i/o口引腳相當於與微控制器內部電路開路,考慮到實際mos截止時會有少許漏電流,就稱作「高阻態」。
由於管子pn節帶來的結電容的影響,有的資料也會稱作「浮空」,通過i/o口給電容充電需要一定的時間,那麼io引腳處的對地的真實電壓和水面浮標隨波飄動類似了,電壓的大小不僅與外界輸入有關還和時間有關,在高頻情況下這種現象是不能忽略的。
總之一句話高阻態是乙個相對概念。在使用的時候我們只要按照要求去做,讓我們加上拉我們就加上,都是有一定道理的。
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