一 关于拉电流与灌电流
拉即泄,主动输出电流,是从输出口输出电流。 灌即充,被动输入电流,是从输出端口流入。吸则是主动吸入电流,是从输入端口流入
拉电流和灌电流是衡量电路输出驱动能力(注意:拉、灌都是对输出端而言的,所以是驱动能力)的参数,这种说法一般用在数字电路中。
吸收电流是对输入端(输入端吸入)而言的;而拉电流(输出端流出)和灌电流(输出端被灌入)是相对输出端而言的。
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Example:
给一个直观解释:
图中PB0输出0,LED会亮,PB0的电流方向是流向PB0也就是灌电流了;而PB1要输出1,LED会亮,PB1的电流方向是从PB1流出,也就是拉电流了。
这里首先要说明,芯片手册中的拉、灌电流是一个参数值,是芯片在实际电路中允许输出端拉、灌电流的上限值(允许最大值)。而下面要讲的这个概念是电路中的实际值。
由于数字电路的输出只有高、低(0,1)两种电平值,高电平输出时,一般是输出端对负载提供电流,其提供电流的数值叫“拉电流”;低电平输出时,一般是输出端要吸收负载的电流,其吸收电流的数值叫“灌(入)电流”。
·为什么能够衡量输出驱动能力?
当逻辑门输出端是低电平时,灌入逻辑门的电流称为灌电流,灌电流越大,输出端的低电平就越高。由三极管输出特性曲线也可以看出,灌电流越大,饱和压降越大,低电平越大。
然而,逻辑门的低电平是有一定限制的,它有一个最大值UOLMAX。在逻辑门工作时,不允许超过这个数值,TTL逻辑门的规范规定UOLMAX ≤0.4~0.5V。所以,灌电流有一个上限。
当逻辑门输出端是高电平时,逻辑门输出端的电流是从逻辑门中流出,这个电流称为拉电流。拉电流越大,输出端的高电平就越低。这是因为输出级三极管是有内阻的,内阻上的电压降会使输出电压下降。拉电流越大,输出端的高电平越低。
然而,逻辑门的高电平是有一定限制的,它有一个最小值UOHMIN。在逻辑门工作时,不允许超过这个数值,TTL逻辑门的规范规定UOHMIN ≥2.4V。所以,拉电流也有一个上限
结论:输出端的拉电流和灌电流都有一个上限,否则高电平输出时,拉电流会使输出电平低于UOHMIN;低电平输出时,灌电流会使输出电平高于UOLMAX。所以,拉电流与灌电流反映了输出驱动能力。(芯片的拉、灌电流参数值越大,意味着该芯片可以接更多的负载,因为,例如灌电流是负载给的,负载越多,被灌入的电流越大)。
二 关于上拉与下拉电阻增强驱动能力
主要作用:
1上拉就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平,以此来给芯片引脚一个确定的电平,以免使芯片引脚悬空发生逻辑错乱。
2为加大输出引脚的驱动能力下拉同理。
上拉是对(往)器件注入电流,下拉是输出电流
弱强只是上拉电阻的阻值不同,没有什么严格区分 。
以上拉电阻为例:
从与内阻并联理解:将某输出电位点采用电阻与电源VDD相连的电阻。因为输出端可以看作是具有内阻的电压源,由于上拉电阻与VDD连接,利用该电阻的分压原理(一般上拉电阻比输出端内阻大得多,至于该阻值的大小见上拉电阻的选取原则),从而将输出端电位拉高。
从外部看过去:芯片引脚输出低电平时,灌电流是负载与上拉电阻之和,这是不利的,但一般芯片的灌电流允许最大值是比较大的,(相对于拉电流)。
但是当引脚输出高电平时,给负载提供电流的是上拉电阻与拉电流,这样便可以大大加大芯片的负载驱动力。
上拉电阻阻值的选择原则包括:
1、从节约功耗及芯片的灌电流能力考虑应当足够大;电阻大,电流小。
2、从确保足够的驱动电流考虑应当足够小;电阻小,电流大。
3、对于高速电路,过大的上拉电阻可能边沿变平缓。
综合考虑以上三点,通常在1k到10k之间选取。对下拉电阻也有类似道理。 |