程控直流电源电路设计中的高阻态和低电平有效到底什么意思?

为什么总是低电平有效?

它是由常用的程控直流电源结构所决定的,低电平时电路往往有较高电平时更低的环路阻抗,而低阻抗则意味着抗干扰能力更强。 

你可能已经学习了这样的一条PCB布线规则:

在条件许可的情况下,高电平有效线要尽量缩短,低电平有效线则尽量延长。

这一条规则的存在基础就是基于低电平时环路阻抗比较低,抗干扰能力比较强才起来的。

如OC或OD电路要控制一个电平就是通过它这个开关的通断来实现的。有在上拉电阻的情况下,开关接通,得低电平;开关切断,得高电平。

这样,为了防止电路失控的情况下仍然是有效电平,那么当然是低电平有效才更“保险”了。结构上,象OC电路那样,由于集电极更难击穿,所以,也更不容易损坏。

程控直流电源电路设计中的高阻态和低电平有效到底什么意思? 

对于其它图腾柱输出的电路,虽然0和1都有同样的风险,但应用中还是有人愿意加一个上拉电阻,以取得类似OC或OD输出的效果。  

另一个方面是OC或OD输出的电路,使用上拉电阻后具有节能的效果。因为关断后它是具有获得高电平时的电流几乎为0。


高阻态到底什么意思

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。  

在程控直流电源电路设计,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。

程控直流电源电路设计中的高阻态和低电平有效到底什么意思? 

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程控直流电源短路了,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。  

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口引脚相当于与程控直流电源电路设计内部电路开路,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。

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