大家来看看这个电路有什么问题

tiankai001

大家来看看这个电路有什么问题 [复制链接]

 

在网上看到了这样一个电路。帖子的题目是“问个简单的问题，强上拉的工作原理“。电路图如下


帖子的内容如下。
“一直没弄清楚这个电路，P2.0输出高电平的时候灯怎么会亮呢？
P2.0输出高电平的时候，VCC和P2.0不就是等电位点了吗？这样的话电阻两端电压差不是0V吗？电路不是0A吗？怎么还会让灯亮呢？大家是怎么分析的呢？”






关于这个电路，是有很多问题的，大家来看看，都有哪些问题呢？

gmchen

单片机输出端口有多种。
如果是OC输出，那么输出端口内部只有一个对地的晶体管，输出高电平时内部晶体管开路，电源通过470欧上拉电阻点亮LED。
如果是弱上拉输出，那么输出端口是一个晶体管与一个阻值较大的上拉电阻，输出高电平时晶体管开路，内部上拉电阻与470欧电阻并联给LED供电。
如果是推拉式输出，那么输出端口内部由一个P型晶体管与一个n型晶体管分别控制上拉与下拉，输出高电平时上拉晶体管导通，下拉晶体管截止。上拉晶体管（与470欧并联）提供LED电流。

DELAN1234567

这个电路很不好。IO输出最好有个1K的电阻隔一下

bqgup

分析一下，如果单片机端口输出低电平，二极管正向导通电阻非常小，则二极管阳极的电压不能打开二极管的电压壁垒，此时灯不亮；如果单片机端口输出高电平，电阻被短路，二极管阳极电压高于0.7V，灯亮。

bqgup

这种设计不常见，通常是把单片机端口通过10K的分压电阻与二极管（LED）的阴极接在一起，IO口高电平熄灭，低电平点亮

yy03

不是很懂啊

yy03

新生路工

ddllxxrr

这个LED无论单片机怎么搞都是亮的

tiankai001

bqgup 发表于 2019-2-27 13:52
这种设计不常见，通常是把单片机端口通过10K的分压电阻与二极管（LED）的阴极接在一起，IO口高电平熄灭，低 ...

你说的这个接法是比较常见的，单片机管脚特性决定这样接比较好

tiankai001

ddllxxrr 发表于 2019-2-27 14:39
这个LED无论单片机怎么搞都是亮的

输出低的时候，LED是不会亮的

maychang

tiankai001 发表于 2019-2-27 14:42
输出低的时候，LED是不会亮的

输出低的时候，LED是不会亮的

单片机端口为低，把LED短路掉了，当然LED不会亮。但此时整机功耗却比LED亮的时候还大，故这样的控制方式不可取。

chunyang

P2.0输出高电平的时候，VCC和P2.0不就是等电位点了吗？这样的话电阻两端电压差不是0V吗？电路不是0A吗？怎么还会让灯亮呢？大家是怎么分析的呢？——先说句难听但却是客观事实的，如此理解非常机械，甚至根本没有弄懂回路的基本概念。假设P2.0输出高电平时内阻为0，只有如此，电阻两端的电压差才能为0，流过电阻的电流当然为0，但电流会通过P2.0流过LED，自然LED就亮了。能点亮LED的电流回路并非只有经由470欧电阻的那一条。不过现实中，MCU的IO内阻不可能为0，尤其是对于弱上拉型IO，其内阻一般为数十千欧，因电阻的限流，直接驱动LED要么不亮，要么亮度很低，所以才加了470欧电阻来增强上拉。此电路在输出高电平时，供给LED的电流绝大部分电流由470欧电阻提供，IO只提供很小的电流，电路等效为一个数十千欧的电阻与470欧电阻并联再与LED串联。
不过，该电路的设计不可取，因为要关断LED，IO需要吸收不小的电流，造成功耗无谓的增加。该电路应改成LED串限流电阻后再接到IO上，IO输出0时LED亮，这样LED不亮时就没有额外功耗。

chunyang

顺便一说，对这类问题感到困惑都是最基本的概念没弄清的结果。其实，只用欧姆定律就可以完美的理解和解决问题，只是思维方式决定了会不会，而不是什么难度。这两天就遇到个出言不逊的二货阿菜，一个非常简单的MOS管开关电路问题，本质上就是个电阻、电流和电压关系的欧姆定律问题，结果连基本概念都不愿去思考甚至口出恶言。菜不可怕，可怕的是态度，不愿弄清看似最简单的基本概念，一味急于求成，结果反而更慢，菜上加菜……

tiankai001

chunyang 发表于 2019-2-27 17:20
顺便一说，对这类问题感到困惑都是最基本的概念没弄清的结果。其实，只用欧姆定律就可以完美的理解和解决问 ...

是这样的道理

PowerAnts

主楼电路并非一无是处，假如LED在设备常态时常亮，异常时闪亮，倒是可取的

bigbat

这个电路应该是早期熟悉51单片机的工程师之手。为了说明问题我给出了“集电极开路”电路图

这就是“弱上拉”的单片机输出端口原理图。
1、LED发光时；看的出，当端口输出为高时，端口基本上没有什么“带载”能力。
所以在LED发光时端口不怎么消耗功率。端口电压也会被470R电阻给拉下来的。LED的电流基本是从470R的电阻获得的。
2、LED熄灭时；端口输出时三极管处于“导通状态”。output相当于接地。这时LED和端口三极管是并联接地的。所以电流被端口三极管给分去大部分，LED也就不亮了。端口分的电流也不会超过7mA的。7mA很大的电流吗？对于常亮有故障就闪烁的情况是比较合适的。

bigbat

说明一下：上面的电路图是一个“示意图”，不是集成电路中真正的电路原理图，大家不要误会。只是为了说明早期的51端口电路的特点。

zhuyebb

谢谢分享 赞一个

tiankai001

bigbat 发表于 2019-2-28 19:52
说明一下：上面的电路图是一个“示意图”，不是集成电路中真正的电路原理图，大家不要误会。只是为了说明早 ...

谢谢分享，很好

轩辕默殇

tiankai001 发表于 2019-2-27 14:42
输出低的时候，LED是不会亮的

低电平时，阳极电压不足以点亮二极管，高电平时电阻两端电压一致，不会产生电流，但是二极管是可以亮的，因为单纯来讲如果不看电阻，只在二极管两端加3.3V，灯肯定会亮，如果IO悬空，二极管应该也是亮的吧