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數字電路共有16種電平狀态

生活更新时间:2024-12-24 11:05:38

為什麼總是低電平有效？

它是由常用的電路結構所決定的，低電平時電路往往有較高電平時更低的環路阻抗，而低阻抗則意味着抗幹擾能力更強。

你可能已經學習了這樣的一條PCB布線規則：

在條件許可的情況下，高電平有效線要盡量縮短，低電平有效線則盡量延長。

這一條規則的存在基礎就是基于低電平時環路阻抗比較低，抗幹擾能力比較強才起來的。、

舉個栗子

如OC或OD電路要控制一個電平就是通過它這個開關的通斷來實現的。有在上拉電阻的情況下，開關接通，得低電平；開關切斷，得高電平。

這樣，為了防止電路失控的情況下仍然是有效電平，那麼當然是低電平有效才更“保險”了。結構上，象OC電路那樣，由于集電極更難擊穿，所以，也更不容易損壞。

數字電路共有16種電平狀态（數字電路在設計當中）1

對于其它圖騰柱輸出的電路，雖然0和1都有同樣的風險，但應用中還是有人願意加一個上拉電阻，以取得類似OC或OD輸出的效果。

另一個方面是OC或OD輸出的電路，使用上拉電阻後具有節能的效果。因為關斷後它是具有獲得高電平時的電流幾乎為0。

高阻态到底什麼意思　

在一個系統中或在一個整體中，我們往往定義了一些參考點，就像我們常常說的海平面，在單片中也是如此，我們無論說是高電平還是低電平都是相對來說的。

在51單片機，沒有連接上拉電阻的P0口相比有上拉電阻的P1口在I/O口引腳和電源之間相連是通過一對推挽狀态的FET來實現的，51具體結構如下圖。

數字電路共有16種電平狀态（數字電路在設計當中）2

組成推挽結構，從理論上講是可以通過調配管子的參數輕松實現輸出大電流。

提高帶載能力，兩個管子根據通斷狀态有四種不同的組合，上下管導通相當于把電源短路了，這種情況下在實際電路中絕對不能出現。

從邏輯電路上來講，上管開-下管關開時IO與VCC直接相連，IO輸出低電平0,這種結構下如果沒有外接上拉電阻，輸出0就是開漏狀态(低阻态)。

因為I/O引腳是通過一個管子接地的，并不是使用導線直接連接，而一般的MOS在導通狀态也會有mΩ極的導通電阻。

數字電路共有16種電平狀态（數字電路在設計當中）3

無論是低阻态還是高阻态都是相對來說的，把下管子置于截止狀态就可以把GND和I/O口隔離達到開路的狀态，這時候推挽一對管子是截止狀态，忽略讀取邏輯的話I/O口引腳相當于與單片機内部電路開路，考慮到實際MOS截止時會有少許漏電流，就稱作“高阻态”。

由于管子PN節帶來的結電容的影響，有的資料也會稱作“浮空”，通過I/O口給電容充電需要一定的時間，那麼IO引腳處的對地的真實電壓和水面浮标随波飄動類似了，電壓的大小不僅與外界輸入有關還和時間有關，在高頻情況下這種現象是不能忽略的。

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