原创 上拉电阻

上拉电阻实际上是集电极输出的负载电阻。不管是在开关应用和模拟放大，此电阻的选则都不是拍脑袋的。工作在线性范围就不多说了

，在这里是讨论的是晶体管是开关应用，所以只谈开关方式。找个TTL器件的资料单独看末级就可以了，内部都有负载电阻根据不同驱动

能力和速度要求这个电阻值不同，低功耗的电阻值大，速度快的电阻值小。但芯片制造商很难满足应用的需要不可能同种功能芯片做许

多种，因此干脆不做这个负载电阻，改由使用者自己自由选择外接，所以就出现OC、OD输出的芯片。由于数字应用时晶体管工作在饱和

和截止区，对负载电阻要求不高，电阻值小到只要不小到损坏末级晶体管就可以，大到输出上升时间满足设计要求就可，随便选一个都

可以正常工作。但是一个电路设计是否优秀这些细节也是要考虑的。集电极输出的开关电路不管是开还是关对地始终是通的，晶体管导

通时电流从负载电阻经导通的晶体管到地，截止时电流从负载电阻经负载的输入电阻到地，如果负载电阻选择小点功耗就会大，这在电

池供电和要求功耗小的系统设计中是要尽量避免的，如果电阻选择大又会带来信号上升沿的延时，因为负载的输入电容在上升沿是通过

无源的上拉电阻充电，电阻越大上升时间越长，下降沿是通过有源晶体管放电，时间取决于器件本身。因此设计者在选择上拉电阻值时

，要根据系统实际情况在功耗和速度上兼顾。  
  
   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。
 
 

 
什么时候要求上拉呢?  发布时间： 2005-12-16 上午10:36  
 
 

   在什么情况下要上拉或下拉,它上拉是把电压拉高保持高1状态吗,在有脉冲跳变时有影响吗? 
 

  我来打分       回复主题      引用本帖  
 
一个IC设计工程师的回答  发布时间： 2005-12-16 下午3:41 
 
 
   
 

提问者： roland
等级： 初入江湖
积分： 110分

   从IC(MOS工艺)的角度,分别就输入/输出引脚做一解释:
1. 对芯片输入管脚, 若在系统板上悬空(未与任何输出脚或驱动相接)是比较危险的.因为此时很有可能输入管脚内部电容电荷累积使之

达到中间电平(比如1.5V), 而使得输入缓冲器的PMOS管和NMOS管同时导通, 这样一来就在电源和地之间形成直接通路, 产生较大的漏电

流, 时间一长就可能损坏芯片. 并且因为处于中间电平会导致内部电路对其逻辑(0或1)判断混乱. 接上上拉或下拉电阻后, 内部点容相

应被充(放)电至高(低)电平, 内部缓冲器也只有NMOS(PMOS)管导通, 不会形成电源到地的直流通路. (至于防止静电造成损坏, 因芯片管

脚设计中一般会加保护电路, 反而无此必要).
2. 对于输出管脚:
1)正常的输出管脚(push-pull型), 一般没有必要接上拉或下拉电阻.
2)OD或OC(漏极开路或集电极开路)型管脚,
这种类型的管脚需要外接上拉电阻实现线与功能(此时多个输出可直接相连. 典型应用是: 系统板上多个芯片的INT(中断信号)输出直接

相连, 再接上一上拉电阻, 然后输入MCU的INT引脚, 实现中断报警功能).
其工作原理是:
在正常工作情况下, OD型管脚内部的NMOS管关闭, 对外部而言其处于高阻状态, 外接上拉电阻使输出位于高电平(无效中断状态); 当有

中断需求时, OD型管脚内部的NMOS管接通, 因其导通电阻远远小于上拉电阻, 使输出位于低电平(有效中断状态). 针对MOS 电路上下拉

电阻阻值以几十至几百K为宜.

(注: 此回答未涉及TTL工艺的芯片, 也未曾考虑高频PCB设计时需考虑的阻抗匹配, 电磁干扰等效应.) 
 
上拉:
1TTL驱动CMOS时,如果TTL输出最低高电平低于CMOS最低高电平时,提高输出高电平值
2 OC门必须加上拉,提高电平值
3 加大输出的驱动能力(单片机较常用)
4 CMOS芯片中(特别是门的芯片),为防静电干扰,不用的引脚也不悬空,一般上拉,降低阻抗,提供泄荷通路
5 提高输出电平,提高芯片输入信号的噪声容限,增强抗干扰
6 提高总线抗电磁能力,空脚易受电磁干扰
7 长线传输中加上拉,是阻抗匹配抑制反射干扰
原则:
1 从节约功耗和芯片的电流、能力应是电阻尽量大,R大,I小啊
2 从确保驱动能力,应当电阻足够小,R小,I大啊
3 对高速电路,加上拉可能边沿平缓(上升时间延长)
建议可以在1K---10K之间选(可根据实际情况)