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[经验] 什么是灌电流和拉电流?用图示及公式告诉你

2020-8-7 18:30:00  815 单片机 灌电流 拉电流
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不管是单片机的 IO 口,还是一般的上拉下拉电路,都会有灌电流和拉电流的身影。


了解可以帮助我们更好地理解和设计电路。

灌电流,英文 sink current,指被动输入电流,是从输出口流入电流,下图,当 PTB0 输出低的时候,LED 亮,电流的方向就是从 VCC 流进 PTB0 管脚。

拉电流,英文 sourcing current,指主动输出电流,是从输出口输出电流,下图,当 PTB1 输出高的时候,LED 亮,电流的方向就是从 PTB1 流进地。



大致画出 PTB0 的内部结构, 当 INPUT 输出高电平时,LED 亮。

三极管在饱和状态时,三极管集电极和发射极之间近似为一个开关,PTB0 上的电压为:U=5*R2/(R1+R2)



从上述公式可以看出,R1 越小时,灌电流越大,PTB0 电压越大。灌电流越大时,三极管的饱和压降越大,PTB0 的低电平就越大。逻辑门的低电平有一个 Uilmax,当高于这个值的时候,就无法识别为逻辑 0,所以灌电流是有一个上限的。
如下,简易画出 PTB1 的内部结构,当 VF2 输出高电平时,LED 亮。

当三极管在饱和状态时,三极管集电极和发射极之间近似为一个开关,PTB1 上的电压为:U2=5*R4/(R3+R4)



从上述公式可以看出,R3 越小时,拉电流越大,PTB1 电压越大。拉电流越大时,输出端的高电平就越低。逻辑门的高电平有一个 Uihmin,当低于这个值的时候,就无法识别为 1,所以拉电流也是有一个上限的。

如下是一个实际问题,波形是单总线的复位应答信号。

可看出,在主机发送复位信号拉低总线,然后释放,再由上拉电阻上拉至高电平,然后从机拉低总线应答,发现从机的低电平比较高,电压并没有拉低到 0V。

这个原因就是上面说到的,灌电流过大,说明这个上拉选得比较小,如果这个从机的低电平再高一些,可能就无法被主机识别,导致通信失败。



今天的内容到这里就结束了,希望对你有帮助,我们下一期见。





jiciwi 2020-8-8 16:22:48
看看
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王栋春 2020-8-8 16:43:15
复习一下
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lm12041204a 2020-8-12 11:51:16
感谢分析、分享!
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