上拉电阻,下拉电阻
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https://zhihu.com/question/23167435/answer/129511308
先看圖1:
設T1晶體管當有電壓輸出時處于飽和狀態。
可以看到,T1的基極輸入了0~5V的脈沖電壓。當輸入電壓為5V時,設T1 Ube=0.7V,于是T1.Ib=(5-0.7)/2=2.15mA;
我們先不考慮T2的基極電流,則因為T1處于飽和狀態,則Uce=0.3V,于是:
T1.Ic=(12-0.3)/10=1.17mA;
現在我們來看圖2:
由于T2存在輸入電阻,我們把它的輸入電阻連同基極電阻合并后成為5K,即圖中的Rsr。
我們來看看T1截止時其集電極電壓到底是多少:
T1.Uc=(12*5)/(10+5)=4V;
我們看到,這個電壓既不是高電平,也不是低電平。
需要注意的是:若輸入電壓略高于0V,則T1有可能進入到放大區,這時晶體管的功耗就極大了,同時集電極的電壓將出入更加不確定的狀態。
再看T1管飽和時的集電極電壓:
按道理,當T1管飽和后,其集電極電壓為0.3V,即低電平。
我們知道,T1管集電極節點電流關系是:
Irc =T1.Ic +Irsc
也即:
T1.Ic =Irc -Irsc = (12-0.3)/10 -0.3/5= 1.17-0.06 =1.11mA;
我們看到,這一點不管是T1晶體管,還是電路中其它元件,都是可以滿足的。
由此我們知道,當增加了后級系統后,將會影響到前級的截止電壓,使得晶體管的集電極電壓從高電平跌落到既不是高電平也不是低電平的狀態。
解決辦法就是在后部電路的輸入端增加一只電阻,此電阻的一端接在電源Vcc上,另一端接在輸入端。此電阻叫做上拉電阻,即圖3中的Rs。
我們假定,圖3中的Rs=5K,我們來計算T1管的集電極截止電壓是多少:
首先計算10K電阻與5K電阻的并聯值:
(10*5)/(10+5)=3.33K
T1.Uc =(12*5)/(5+3.33) =7.2V
我們看到,這下T1管的截止電壓高了不少,已經有7.2V了。
結論是:上拉電阻用于提高輸入級的高電平輸入電壓。
但要注意到一件事情,就是當T1管飽和時,上拉電阻產生的電流將灌入T1管的集電極。因此,上拉電阻對于晶體管T1來說,是灌電流負載。
所以,上拉電阻的具體數值一定要考慮到前級的承受能力(發熱功耗)。
* 作為范例,我們來看看PLC的通信接線,如下:
這里的終端電阻,既可以用跳線設置為上拉電阻,也可以設置為下拉電阻。用于上拉電阻時,目的
就是提高輸入信號的高電平。
至于下拉電阻的用途,仿照我的分析方法,非常容易看出它的用途和目的。
不過,先提醒一下:下拉電阻對于前級來說,屬于拉電流負載,對前級晶體管的截止態有影響。
總結
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