簡述單片機(jī)中的高阻態(tài)
?如果高阻態(tài)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,隨它后面接的東西定。?高阻態(tài)的實(shí)質(zhì)電路分析時(shí)高阻態(tài)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(rèn)為懸空,也就是說理論上高阻態(tài)不是懸空,它是對地或?qū)﹄娫措娮铇O大的狀態(tài)。而實(shí)際應(yīng)用上與引腳的懸空幾乎是一樣的。?高阻態(tài)的意義當(dāng)門電路的輸出上拉管導(dǎo)通而下拉管截止時(shí),輸出為高電平,反之就是低電平。如果當(dāng)上拉管和下拉管都截止時(shí),輸出端就相當(dāng)于浮空(沒有電流流動),其電平隨外部電平高低而定,即該門電路放棄對輸出端電路的控制 。
典型應(yīng)用在總線連接的結(jié)構(gòu)上??偩€上掛有多個設(shè)備,設(shè)備于總線以高阻的形式連接。這樣在設(shè)備不占用總線時(shí)自動釋放總線,以方便其他設(shè)備獲得總線的使用權(quán)。
?大部分單片機(jī) I/O 使用時(shí)都可以設(shè)置為高阻輸入。高阻輸入可以認(rèn)為輸入電阻是無窮大的,認(rèn)為 I/O 對前級影響極小,而且不產(chǎn)生電流(不衰減),而且在一定程度上也增加了芯片的抗電壓沖擊能力。
?高阻態(tài)常用表示方法:高阻態(tài)常用字母 Z 表示。
?在一個系統(tǒng)中或在一個整體中,我們往往定義了一些參考點(diǎn),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(diǎn)對這一問題可能容易理解。?單片機(jī)中的高阻態(tài)??
在 51 單片機(jī),沒有連接上拉電阻的 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(tài)的 FET 來實(shí)現(xiàn)的,51 具體結(jié)構(gòu)如下圖。
?組成推挽結(jié)構(gòu),從理論上講是可以通過調(diào)配管子的參數(shù)輕松實(shí)現(xiàn)輸出大電流,提高帶載能力,兩個管子根據(jù)通斷狀態(tài)有四種不同的組合,上下管導(dǎo)通相當(dāng)于把電源短路了,這種情況下在實(shí)際電路中絕對不能出現(xiàn)。
?從邏輯電路上來講,上管開 - 下管關(guān)開時(shí) IO 與 VCC 直接相連,IO 輸出低電平 0,這種結(jié)構(gòu)下如果沒有外接上拉電阻,輸出 0 就是開漏狀態(tài)(低阻態(tài)),因?yàn)?I/O 引腳是通過一個管子接地的,并不是使用導(dǎo)線直接連接,而一般的 MOS 在導(dǎo)通狀態(tài)也會有 mΩ極的導(dǎo)通電阻。
?到這里就很清楚了,無論是低阻態(tài)還是高阻態(tài)都是相對來說的,把下管子置于截止?fàn)顟B(tài)就可以把 GND 和 I/O 口隔離達(dá)到開路的狀態(tài),這時(shí)候推挽一對管子是截止?fàn)顟B(tài),忽略讀取邏輯的話 I/O 口引腳相當(dāng)于與單片機(jī)內(nèi)部電路開路,考慮到實(shí)際 MOS 截止時(shí)會有少許漏電流,就稱作“高阻態(tài)”。
?由于管子 PN 節(jié)帶來的結(jié)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(shí)間,那么 IO 引腳處的對地的真實(shí)電壓和水面浮標(biāo)隨波飄動類似了,電壓的大小不僅與外界輸入有關(guān)還和時(shí)間有關(guān),在高頻情況下這種現(xiàn)象是不能忽略的。
?總之一句話高阻態(tài)是一個相對概念。在使用的時(shí)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。