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1、發(fā)現(xiàn)推挽帶有上下拉電阻
1.1、stm32手冊(cè)
記憶中推挽是不需要上下拉的,沒關(guān)注過,但是我真的理解上下拉嗎,下圖來自stm32f4的中文版和英文版的數(shù)據(jù)手冊(cè),沒有翻譯錯(cuò),就是“推挽帶有上下拉的能力”。
1.2、查找相關(guān)信息
搜索到一篇推挽上下拉的文章,實(shí)際測(cè)試表格如下,從他的數(shù)據(jù)來看,推挽不加上下拉對(duì)低電平的影響很大,直接變成了1.2V。(持保留意見)
我不信,于是開始測(cè)試,推挽加或不加上拉電阻,高電平是3.270V,低電平是0.006V.
那這個(gè)1.2V是錯(cuò)誤數(shù)據(jù)?再看其他引腳配置,上拉推挽輸出低是0.134V,比起別的輸出低電平時(shí)的0.005V也要高不少,推測(cè)是這個(gè)引腳外圍電路的影響,他測(cè)試的時(shí)候有的引腳不是懸空的。
2、負(fù)載對(duì)輸出電平的影響
上拉推挽輸出低電平,懸空0.006V,加10mA負(fù)載是0.236V。
上拉推挽輸出高電平,懸空3.270V,加10mA負(fù)載是3.067V。
結(jié)論:IO的驅(qū)動(dòng)能力是有限的,負(fù)載明顯影響著輸出電平的電壓;
對(duì)于stm32f4芯片,大概10mA負(fù)載電流,電壓會(huì)拉0.2V左右。
3、驅(qū)動(dòng)能力是什么
驅(qū)動(dòng),動(dòng)詞,做謂語,賓語是什么,驅(qū)動(dòng)什么,驅(qū)動(dòng)負(fù)載,驅(qū)動(dòng)能力指的是驅(qū)動(dòng)負(fù)載的能力。
驅(qū)動(dòng),動(dòng)詞,做謂語,主語是什么,什么來驅(qū)動(dòng),電源。
合起來就是,電源驅(qū)動(dòng)負(fù)載的能力。
(再繼續(xù),電源分電壓源和電流源,下面只說電壓源)
3.1、電壓源
3.1.1、理想電壓源
不管負(fù)載是什么,電壓源輸出的電壓不變,電路模型和伏安特性曲線如下:
3.1.2、實(shí)際電壓源
含有內(nèi)阻,內(nèi)阻和負(fù)載影響著電壓源輸出的電壓,電路模型和伏安特性曲線如下:
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現(xiàn)實(shí)中,IO口推挽輸出對(duì)應(yīng)實(shí)際電壓源,比如推挽輸出高電平看做一個(gè)3.3V的電壓源,隨著負(fù)載加大,電流增大,內(nèi)阻上分去的電壓也增大,負(fù)載兩端的電壓就減小,所以上面測(cè)試,加10mA負(fù)載后,電壓從3.270V降到了3.067V。
4、推挽的電路結(jié)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)能力
4.1、推挽的電路結(jié)構(gòu)
下圖是手冊(cè)中IO口的內(nèi)部結(jié)構(gòu),推挽就是通過控制PMOS和NMOS的導(dǎo)通,只導(dǎo)通PMOS輸出高,只導(dǎo)通NMOS輸出低。
4.2、推挽的驅(qū)動(dòng)能力
稍微簡(jiǎn)化一下上圖。
以輸出高電平(PMOS導(dǎo)通NMOS截止)、不加上拉電阻為例。
此時(shí)電流的路徑是VDD——PMOS——負(fù)載,MOS導(dǎo)通是有內(nèi)阻的,可以看做是電壓源的內(nèi)阻,還是上面3.1.2所說的,負(fù)載越大內(nèi)阻上分壓越大,所以負(fù)載上電壓減小,推挽的驅(qū)動(dòng)能力就是受到內(nèi)阻的影響。
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4.3、上拉電阻對(duì)于驅(qū)動(dòng)能力的影響
繼續(xù)看圖,PMOS和上拉電阻的上端都是連VDD,PMOS導(dǎo)通電阻和上拉電阻并連,等效為新的內(nèi)阻,由于是并連,所以現(xiàn)在的內(nèi)阻比之前的小,驅(qū)動(dòng)能力就會(huì)增強(qiáng)。
上面是理論分析,實(shí)際測(cè)試加不加上拉電阻,在空載和負(fù)載兩種情況下沒啥區(qū)別,為什么配置推挽上拉電阻驅(qū)動(dòng)能力測(cè)不出明顯區(qū)別呢?
要看PMOS的內(nèi)阻是多少,上拉電阻是多少。
PMOS內(nèi)阻:20mA下降1.3V,內(nèi)阻62歐;6mA下降0.4V,內(nèi)阻66歐。
PMOS取66歐,上拉取40K,并聯(lián)完了65.9歐,測(cè)不出來明顯區(qū)別就合理了。
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