在之前的文章中，  道合顺 讨论了 AVR 微控制器 的含义以及架构、特点与应用领域。此外，我们还了解了 MCU 的一项重要机制—— 看门狗定时器 (WDT) 的不同配置。在今天的文章中，我们将讨论有关微控制器和无源元件的另一个主题 ： 上拉电阻。

现在让我们通过下面的图片来概述一下上拉电阻的工作原理

如上面图片第一阶段所示，数字电子电路正在搜索某个输入逻辑状态“1”或“0”。但这不是决定开路或闭路的机械开关所能提供的。幸运的是，这里有一个电阻器，然后根据开关的状态帮助将逻辑状态稳定为“1”（高输入）或“0”（低输入）。因此，微控制器（或任何其他数字逻辑器件）不再因浮动逻辑状态困境而感到困惑。

上拉电阻通常在具有开关和晶体管的逻辑电路中实现，特别是在集电极开路TTL（晶体管-晶体管逻辑）和CMOS逻辑器件中。此外，许多微控制器具有内部可编程上拉电阻，可节省 PCB 空间和设计工作。尽管如此，嵌入式系统中的 Arduino 等微控制器仍然依赖于外部硬件设备，即通用输入输出 (GPIO)。 

上拉电阻与下拉电阻 

图为如何用单片机将上拉电阻和下拉电阻焊接在数字逻辑电路中。它们的主要区别在于连接位置。 上拉电阻 连接在 I/O 引脚和电源电压之间，并在 I/O 和地之间连接一个打开的开关。下拉电阻器连接在 I/O 引脚和地之间，并在 I/O 和 +Supply 之间连接一个打开的开关。 

此外，上拉电阻用于保持输入“高”，而下拉电阻用于保持输入“低”。

最后但并非最不重要的一点是，下拉电阻不太常用，而另一个则更常用。

上拉/下拉电阻的应用

使用上拉电阻

•低级中断检测

对于低电平中断触发电路，一般在MCU的检测端加上拉电阻。当INT低电平到来时，MCU_INT_DET将变低并触发中断。

•稳定水平

比如LDO电路，高电平使能，一般在使能引脚CE加拉电阻到VIN，实现LDO上电就会有输出的效果。

•CMOS由TTL驱动

标准TTL电平VOH(max)(最大高电平输出)为2.4V，而CMOS电平VIH(min)(最小高电平输入)为3.5V。 TTL驱动CMOS时，TTL输出为高电平，CMOS可能无法有效识别为高电平，因此需要在TTL输出上加上拉电阻，将TTL输出高电平提高到5V，以便CMOS可以有效识别。

 使用下拉电阻

•作为放电电阻

有些LDO电路还增加了R4下拉电阻，称为假负载。 LDO关断时用于快速释放C6上的电压，与电路的使用有关。添加R4的缺点是会增加正常工作时的流量消耗。而且顺便说一下，还有LDO，有带放电功能的，有带放电的和不带放电的，各有利弊。

对于R4来说，阻值越小，放电越快，但在正常工作时，增加的流量消耗会更大。

•稳定水平

例如，在NMOS的控制电路中，G极一般会加一个下拉电阻来固定低电平。 MOS管的GS阻抗很大，容易受到Static的干扰，导致GS之间电压升高，改变MOS管的开关状态。

计算上拉和下拉电阻值

上拉电阻 不是特殊的无源元件，而是  具有固定值的常规电阻。上拉或下拉电阻值可以根据欧姆定律确定，R = V/I。 

但是，我们需要更具体地说明该公式。下面的 TTL 输入电压电平图演示了激发三种逻辑状态的电压范围：逻辑“1”（最小输入电压 2V）、逻辑“0”（最大输入电压 0.8V）和不确定区域（电压范围）从0.8V到2V）。换句话说，我们的目标是利用上拉或下拉电阻在不同的情况下维持一定的高电压或低电压。

因此我们得到了两个公式，如下所示。

R_上拉 = (V_电源 – V _{IH (最小值)} ) / I_灌电流

R_下拉 = (V _IL(max)  – 0) / I_源