新聞中心

EEPW首頁 > 嵌入式系統(tǒng) > 設計應用 > 單片機端口輸入輸出阻抗

單片機端口輸入輸出阻抗

作者:卓晴 時間:2022-10-12 來源:卓晴 收藏

利用在 ATMEGA8 DIP-28面包板實驗[3] 中可以下載程序的實驗方式,對于ATmega8搭建在面包板上的測試芯片。通過實驗來測量對應的IO端口在作為輸出端時相對于GND,VCC的電阻阻抗。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/202210/438980.htm


? 01背景

 

在電子小幫手電路中電源開關電路分析[1] 中介紹測量模塊電路實驗原理的時候,對于ATmega系列的 的輸出端口進行了內(nèi)部描述[2] 。特別是對于端口做為IO輸出口的時候,它可以等效為通過電阻19Ω和22Ω分別上拉到VCC,或者下拉的GND。


單片機端口輸入輸出阻抗

▲ ATMEGAIO口等效電路


那么就會出現(xiàn)一個新的問題,對于ATmega單片機,這個IO口的內(nèi)阻究竟有多大呢?


通過實驗來確定單片機輸出IO口的實際電阻阻值,這為將來使用單片機進行測量工作提供數(shù)據(jù)基礎。


利用在 ATMEGA8 DIP-28面包板實驗[3] 中可以下載程序的實驗方式,對于ATmega8單片機搭建在面包板上的測試芯片。通過實驗來測量對應的IO端口在作為輸出端時相對于GND,VCC的電阻阻抗。


? 02測量方案

 

1.測量端口電阻

 

測量電阻阻抗的方式可以通過以下三種方式來進行:


通過V-A方法檢測,也就是通過測量IO口輸入、輸出電流一項相對應的IO口電壓的變化,來獲得端口的等效串聯(lián)點租。

使用萬用表直接測量;

使用手持LCR表來測。


2.測量過程

通過軟件編程,使得單片機的PB4,PB3,PB2,PB1分別處于輸出高電平,和輸出低電平的情況,然后按照上面三種方法來測量對于端口的內(nèi)部等效阻抗。


 單片機端口輸入輸出阻抗

▲ ATMEGA8 DIP-28封裝


? 03測量數(shù)據(jù)

 

1.使用V-A方法測量IO內(nèi)阻

(1) IO低電平內(nèi)阻

 

單片機端口輸入輸出阻抗

▲ 測量電路圖示意圖


使用在 低價電阻箱-阻值測試[4] 中的9999Ω電阻箱,分別改變IO端口的輸出負載,記錄不同電阻下輸出端口的電壓,進而可以進行獲得內(nèi)部電阻。


Current(mA)3.0689001.9005001.3760001.0787000.8895000.7549000.6557000.5795000.519100

Voltage(V)0.0866510.0554850.0419590.0344350.0292790.0259460.0235260.0211610.019959

 

單片機端口輸入輸出阻抗


▲ 端口電流與電壓


通過線性擬合,可以建立輸入電流(i,單位mA)與端口電壓之間的線性關系。


 單片機端口輸入輸出阻抗

 

(2) IO高電平內(nèi)阻

測量不同輸出電流下輸出電壓的變化。


Current(mA)3.0660001.8977001.3739001.0770000.8880000.7535000.6545000.5784000.518200

Voltage(V)0.0779720.0504100.0380250.0310650.0266570.0234900.0211600.0194150.018024

 

單片機端口輸入輸出阻抗


▲ 端口電壓與電流


 單片機端口輸入輸出阻抗

 

通過實際測量,可以看到ATmega的IO口在輸出狀態(tài)下,內(nèi)阻分別是26.15Ω(低電平)以及23.56Ω(高電平)。


2.使用萬用表測量IO內(nèi)阻

使用DM3068數(shù)字萬用表,直接測量ATmega的輸出低電平的IO對GND之間的電阻:R Low=26.8Ω


測量ATmega8輸出高電平的IO對VCC(+5V)之間的直流電阻:R High=17.64Ω


注意:由于存在輸出靜態(tài)電壓,不能夠測量輸出高電平的IO對GND之間的電阻,或者輸出低電平IO對VCC之間的電阻。


3.使用LCR表測量IO內(nèi)阻

為了避免單片機端口的靜態(tài)電壓對于LCR表的測量影響,使用100uF的電解電容進行隔直之后,然后在使用Smart Tweezers進行測量相應端口的內(nèi)阻。


單片機端口輸入輸出阻抗


▲ 使用隔直電容之后測量端口的內(nèi)阻


單片機端口輸入輸出阻抗


? ※ 結論


單片機的IO如果作為輸出端口,它可以等效一個內(nèi)部穿有內(nèi)阻的電壓源。由于它內(nèi)部是通過MOS管完成IO端口與VCC,GND的相連,所以內(nèi)阻實際上是這些MOS管導通內(nèi)阻。


通過對ATmega8單片機端口的內(nèi)阻測量,可以看到這些內(nèi)阻的大小在20歐姆到30歐姆之間。這與它的數(shù)據(jù)手冊上相關的數(shù)值基本上是在同一數(shù)量級之內(nèi)。


上文中使用了三種方法測量單片機IO口的內(nèi)阻,它們的取值基本相似。因此上,在未來實際上應用中,可以根據(jù)具體情況來選擇相應的測量方式。


參考資料

[1]電子小幫手電路中電源開關電路分析: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/109242259

[2]單片機的輸出端口進行了內(nèi)部描述: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/109238622

[3]ATMEGA8 DIP-28面包板實驗: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/109245968

[4]低價電阻箱-阻值測試: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/107112157

(來源:與非網(wǎng),作者:卓晴)




關鍵詞: 單片機

評論


相關推薦

技術專區(qū)

關閉