硬件基础知识：上下拉电阻

对硬件知识感兴趣的朋友，还有几期内容不妨瞅瞅：

GPIO输入与输出设置

高低边驱动 

H桥的秘密

如果你检查任何数字输入电路，通常都会在其中找到上拉和下拉电阻。它们常用于偏置数字门的输入，以便在没有输入时，防止它们随机浮动。 使用他们将让你得到稳定的“高”或“低”状态。反之，如果不这么做，那么引脚上将没有任何连接，程序将读到“浮动”的高阻抗状态。

什么是上下拉电阻？

上拉电阻

上拉电阻在引脚外建立了一套额外的电路，保证即使在开关断路的情况下，引脚也能被拉至高电平。这里的电阻只是简单的固定值电阻，连接在电源和适当的引脚之间。当开关断开时，引脚电压被上拉至Vcc；当开关闭合时，引脚电压被下拉到地。

上拉电阻

如果不使用上拉电阻，则会导致电路短路。这是因为引脚是不能直接接地或短路Vcc的，这样会造成电路的损坏。

下拉电阻

与之相反的就是下拉电阻，当外部设备断开或为高阻抗时，下拉电阻可以确保引脚的输入是稳定的低电平。当按下开关时，逻辑电平变成高电平，这时有少量电流流经5V到地，从而防止引脚与5V电源短路。

下拉电阻

上下拉电阻的理想值

在选择上拉电阻的时候，有两个需要考虑的注意事项：

• 功耗：按下开关时，输入引脚被拉低。如果电阻值太低，大电流将流过上拉电阻，会导致设备发热，功耗增加，对于低功耗的项目应始终避免这种情况的发生。

• 漏电流：当未按下按钮时，输入引脚被拉高，上拉电阻的大小控制着输入引脚上的电压。引脚的漏电流流过高阻值的上拉电阻会分走部分电压，导致输入电压变小。

根据以上两个条件，对于上拉电阻，需要使用至少比输入引脚阻抗值小10倍的电阻。对于工作在5V的逻辑器件，典型的上拉电阻值应在1-5kΩ之间。另一方面，对于开关和电阻传感器，典型的上拉电阻值应在1-10kΩ之间。

对于下拉电阻，其电阻应始终大于逻辑电路的阻抗。否则过大的电流将导致电压下降太多，使得引脚上的输入电压保持恒定的逻辑低值（不论开关是打开还是关闭）。