干货丨 单片机中的高阻态到底什么意思?

发布时间:2019-09-9 阅读量:955 来源: 网络 发布人: Jude

在我们刚一开始接触到51单片机的时候对P0口必须加上上拉电阻,否则P0就是高阻态。


对这个问题可能感到疑惑,为什么是高阻态?加上拉电阻?今天针对这一概念进行简单讲解。


高阻态


高阻态这是一个数字电路里常见的术语,指的是电路的一种输出状态,既不是高电平也不是低电平。


如果高阻态再输入下一级电路的话,对下级电路无任何影响,和没接一样,如果用万用表测的话有可能是高电平也有可能是低电平,随它后面接的东西定。


高阻态的实质


电路分析时高阻态可做开路理解,你可以把它看作输出(输入)电阻非常大。


它的极限可以认为悬空,也就是说理论上高阻态不是悬空,它是对地或对电源电阻极大的状态。而实际应用上与引脚的悬空几乎是一样的。


高阻态的意义


当门电路的输出上拉管导通而下拉管截止时,输出为高电平,反之就是低电平。


如果当上拉管和下拉管都截止时,输出端就相当于浮空(没有电流流动),其电平随外部电平高低而定,即该门电路放弃对输出端电路的控制 。


典型应用


  • 在总线连接的结构上。总线上挂有多个设备,设备于总线以高阻的形式连接。这样在设备不占用总线时自动释放总线,以方便其他设备获得总线的使用权。 


  • 大部分单片机I/O使用时都可以设置为高阻输入。高阻输入可以认为输入电阻是无穷大的,认为I/O对前级影响极小,而且不产生电流(不衰减),而且在一定程度上也增加了芯片的抗电压冲击能力。

  • 高阻态常用表示方法:高阻态常用字母 Z 表示。


在一个系统中或在一个整体中,我们往往定义了一些参考点,就像我们常常说的海平面,在单片中也是如此,我们无论说是高电平还是低电平都是相对来说的。明确了这一点对这一问题可能容易理解。


单片机中的高阻态


在51单片机,没有连接上拉电阻的P0口相比有上拉电阻的P1口在I/O口引脚和电源之间相连是通过一对推挽状态的FET来实现的,51具体结构如下图。


1567996005.jpg


组成推挽结构,从理论上讲是可以通过调配管子的参数轻松实现输出大电流,提高带载能力,两个管子根据通断状态有四种不同的组合,上下管导通相当于把电源短路了,这种情况下在实际电路中绝对不能出现。


从逻辑电路上来讲,上管开-下管关开时IO与VCC直接相连,IO输出低电平0,这种结构下如果没有外接上拉电阻,输出0就是开漏状态(低阻态),因为I/O引脚是通过一个管子接地的,并不是使用导线直接连接,而一般的MOS在导通状态也会有mΩ极的导通电阻。


到这里就很清楚了,无论是低阻态还是高阻态都是相对来说的,把下管子置于截止状态就可以把GND和I/O口隔离达到开路的状态,这时候推挽一对管子是截止状态,忽略读取逻辑的话I/O口引脚相当于与单片机内部电路开路,考虑到实际MOS截止时会有少许漏电流,就称作“高阻态”。


由于管子PN节带来的结电容的影响,有的资料也会称作“浮空”,通过I/O口给电容充电需要一定的时间,那么IO引脚处的对地的真实电压和水面浮标随波飘动类似了,电压的大小不仅与外界输入有关还和时间有关,在高频情况下这种现象是不能忽略的。


总之一句话高阻态是一个相对概念。在使用的时候我们只要按照要求去做,让我们加上拉我们就加上,都是有一定道理的。

相关资讯
三星奥斯汀工厂将量产苹果iPhone 18图像传感器 供应链格局生变

苹果公司与三星电子达成战略合作,将于2026年在三星得克萨斯州奥斯汀半导体工厂量产下一代iPhone图像传感器(CIS)。这项采用新型堆叠晶圆技术的芯片将首次应用于iPhone 18系列,通过双片晶圆粘合工艺显著提升能效和运算性能。此前苹果的CIS供应长期由索尼独家承担,此举标志着其核心零部件供应体系十年来的重大变革。

AMD二季度营收创新高,AI芯片战略蓄力待发

2025年8月5日,美国芯片巨头AMD公布截至6月30日的第二季度业绩。财报显示,公司单季营收达76.85亿美元(约合人民币556亿元),同比增长32%,超越市场预期的74亿美元,创历史新高。但受出口管制导致的库存减值拖累,Non-GAAP净利润同比下滑31%至7.81亿美元,每股收益0.48美元略低于预期。尽管第三季度营收指引87亿美元高于分析师预测,盘后股价仍下跌4.2%。

环球晶宣布GWA与苹果合作,推进美国本土先进硅晶圆制造

(2025年8月7日)半导体硅晶圆领先供应商环球晶圆(GlobalWafers)于今日宣布,其美国子公司GlobalWafers America LLC (GWA) 已与科技巨头苹果公司(Apple)达成一项全新的战略供应链伙伴关系。这一合作将有力推动美国本土半导体制造关键材料的供应,标志着美国重塑芯片供应链战略取得实质性进展。

联电7月及前七月营收解读:环比上升韧性足,展望Q3出货增但警惕汇率风险​

全球领先的半导体晶圆专工企业联华电子(联电,UMC)今日正式公布了其2025年7月份合并营收报告。数据显示,公司当月营业收入达到新台币200.4亿元(约折合人民币48.1亿元)。相较于2025年6月份,营收环比呈现积极势头,增长幅度为6.5%。不过,与2024年同期相比,则微幅减少了4.1%,显示出去年同期高基数的对比影响。

格芯2025Q2财报:汽车芯片增36%难抵Q3展望低迷,股价单日跌超9%

2025年8月5日,全球半导体代工巨头格芯公布2025财年第二季度(截至6月30日)财报:季度营收达16.9亿美元,同比增长3.7%,略高于市场预估的16.8亿美元;非国际财务报告准则(Non-IFRS)每股收益0.42美元,大幅超越预期的0.35美元。然而,因第三季度营收指引(16.8亿美元±0.25亿美元)及每股收益(0.38美元±0.05美元)显著低于市场此前预期的17.9亿美元和0.41美元,当日公司股价重挫9.34%,收盘报32.8美元/股。