单片机IO口驱动能力.doc

单片机IO口驱动能力
单片机IO口驱动能力2010-12-03 15:27驱动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。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
≤~。
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,高电平越低。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
≥。
由于高电平输入电流很小,在微安级,一般可以不必考虑,低电平电流较大,在毫安级。所以,往往低电平的灌电流不超标就不会有问题,用扇出系数来说明逻辑门来同类门的能力。
扇出系数NO是描述集成电路带负载能力的参数,它的定义式如下
NO=IOLMAX/IILMAX
其中IOLMAX为最大允许灌电流,IILMAX是一个负载门灌入本级的电流。
No越大,说明门的负载能力越强。一般产品规定要求No≥8。
对于标准TTL门,NO≥10;对于低功耗肖特基系列的TTL门,NO≥20
扇入、扇出系数:
扇入系数--门电路允许的输入端数目。一般门电路的扇入系数Nr为1-5,最多不超过8。若芯片输入端数多于实际要求的数目,可将芯片多余输入端接高电平(+5V)或接低电平(GND)。扇出系数--一个门的输出端所驱动同类型门的个数,或称负载能力。一般门电路的扇出系数Nc为8,驱动器的扇出系数Nc可达25。Nc体现了门电路的负载能力。
对于输入电流的器件而言:
灌入电流和吸收电流都是输入的,
灌入电流是被动的,
吸收电流是主动的。
如果外部电流通过芯片引脚向芯片内'流入'称为灌电流;反之如果内部电流通过芯片引脚从芯片内'流出'称为拉电流。
吸电流、拉电流输出、灌电流输出
拉即泄,主动输出电流,从输出口输出电流;
灌即充,被动输入电流,从输出端口流入;
吸则是主动吸入电流,从输入端口流入。
吸电流和灌电流就是从芯片外电路通过引脚流入芯片内的电流;区别在于吸收电流是主动的,从芯片输入端流入的叫吸收电流。灌入电流是被动的,从输出端流入的叫灌入电流;拉电流是数字电路输出高电平给负载提供的输出电流,灌电流时输出低电平是外部给数字电路的输入电流。这些实际就是输入、输出电流能力。
拉电流输出对于反向器只能输出零点几毫安的电流,用这种方法想驱动二极管发光是不合理的(因发光二极管正常工作电流为5~10mA)。
上、下拉电阻
一、定义
1、上拉就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平!"电阻同时起限流作用"!下拉同理!
2、上拉是对器件注入电流,下拉是输出电流
3、弱强只是上拉电阻的阻值不同,没有什么严格区分
4、对于非集电极(或漏极)开路输出型电路(如普通门电路)提升电流和电压的能力是有限的,上拉
电阻的功能主要是为集电极开路输出型电路输出电流通道。
二、拉电阻作用
1、一般作单键触发使用时,如果IC本身没有内接电阻,为了使单键维持在不被触发的状态或是触发后
回到原状态,必须在IC外部另接一电阻。
2、数字电路有三种状态:高电平、低电平、和高阻状态,有些应用场合不希望出现高阻状态,可以通过上拉电阻或下拉电阻的方式使处于稳定状态,具体视设计要求而定!
3、一般说的是I/O端口,有的可以设置,有的不可以设置,有的是内置,有的是需要外接,I/O端口的输出类似与一个三极管的C,当C接通过一个电阻和电源连接在一起的时候,该电阻成为上C拉电阻,也就是说,如果该端口正常时为高电平;C通过一个电阻和地连接在一起的时候,该电阻称为下拉电阻,使该端口平时为低电平,作用吗:比如:"当一个接有上拉电阻的端口设为输入状态时,他的常态就为高电平,用于检测低电平的输入"。
4、上拉电阻是用来解决总线驱动能力不足时提供电流的。一般说法是拉电流,下拉电阻是用来吸收电流的,也就是我们通常所说的灌电流
5、接电阻就是为了防止输入端悬空
6、减弱外部电流对芯片产生的干扰
7、保护cmos内的保护二极管,一般电流不大于10mA 8、通过上拉或下拉来增加或减小驱动电流
9、改变电平的电位,常用在TTL-CMOS匹配
10、在引脚悬空时有确定的状态
11、增加高电平输出时的驱动能力。
12、为OC门提供电流
三、上拉电阻应用原则
1、S电路时,S电路的最低高电平(一般为3~5V),这时就需要在TTL的输出端接上拉