简析单片机中的高阻态
【简析单片机中的高阻态】
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 。
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 。
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