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单片机IO口阻抗是若干?_内阻_端口

南宫静远 2025-01-23 07:23:37 0

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▲ ATMEGA单片机IO口等效电路

那么就会涌现一个新的问题,对付ATmega单片机,这个IO口的内阻究竟有多大呢?

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通过实验来确定单片机输出IO口的实际电阻阻值,这为将来利用单片机进行丈量事情供应数据根本。

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(图片来自网络侵删)

利用在 ATMEGA8 DIP-28面包板实验[3] 中可以下载程序的实验办法,对付ATmega8单片机搭建在面包板上的测试芯片
通过实验来丈量对应的IO端口在作为输出端时相对付GND,VCC的电阻阻抗。

➤ 02丈量方案1.丈量端口电阻

丈量电阻阻抗的办法可以通过以下三种办法来进行:

通过V-A方法检测,也便是通过丈量IO口输入、输出电流一项相对应的IO口电压的变革,来得到端口的等效串联点租。
利用万用表直接丈量;利用手持LCR表来测。
2.丈量过程

通过软件编程,使得单片机的PB4,PB3,PB2,PB1分别处于输出高电平,和输出低电平的情形,然后按照上面三种方法来丈量对付端口的内部等效阻抗。

▲ ATMEGA8 DIP-28封装

03丈量数据 1.利用V-A方法丈量IO内阻 (1) IO低电平内阻

▲ 丈量电路图示意图

利用在 低价电阻箱-阻值测试[4] 中的9999Ω电阻箱,分别改变IO端口的输出负载,记录不同电阻下输出端口的电压,进而可以进行得到内部电阻。

Current(mA) 3.068900 1.900500 1.376000 1.078700 0.889500 0.754900 0.655700 0.579500 0.519100 Voltage(V) 0.086651 0.055485 0.041959 0.034435 0.029279 0.025946 0.023526 0.021161 0.019959

▲ 端口电流与电压

通过线性拟合,可以建立输入电流(i,单位mA)与端口电压之间的线性关系。

通过上述线性方程,可以得到端口的输入电阻为:

(2) IO高电平内阻

丈量不同输出电流下输出电压的变革。

Current(mA) 3.066000 1.897700 1.373900 1.077000 0.888000 0.753500 0.654500 0.578400 0.518200 Voltage(V) 0.077972 0.050410 0.038025 0.031065 0.026657 0.023490 0.021160 0.019415 0.018024

▲ 端口电压与电流

对上述电压电流线性拟合:

由此可以得到单片机高电平下输出内阻大约为:

通过实际丈量,可以看到ATmega的IO口在输出状态下,内阻分别是26.15Ω(低电平)以及23.56Ω(高电平)。

2.利用万用表丈量IO内阻

利用DM3068数字万用表,直接丈量ATmega的输出低电平的IO对GND之间的电阻:

丈量ATmega8输出高电平的IO对VCC(+5V)之间的直流电阻:

把稳:由于存在输出静态电压,不能够丈量输出高电平的IO对GND之间的电阻,或者输出低电平IO对VCC之间的电阻。

3.利用LCR表丈量IO内阻

为了避免单片机端口的静态电压对付LCR表的丈量影响,利用100uF的电解电容进行隔直之后,然后在利用Smart Tweezers进行丈量相应端口的内阻。

▲ 利用隔直电容之后丈量端口的内阻

低电平IO内阻:

高电平IO内阻:

➤ ※ 结论

单片机的IO如果作为输出端口,它可以等效一个内部穿有内阻的电压源。
由于它内部是通过MOS管完成IO端口与VCC,GND的相连,以是内阻实际上是这些MOS管导通内阻。

通过对ATmega8单片机端口的内阻丈量,可以看到这些内阻的大小在20欧姆到30欧姆之间。
这与它的数据手册上干系的数值基本上是在同一数量级之内。

上文中利用了三种方法丈量单片机IO口的内阻,它们的取值基本相似。
因此上,在未来实际上运用中,可以根据详细情形来选择相应的丈量办法。

参考资料

[1]

电子小帮手电路中电源开关电路剖析: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/109242259

[2]

单片机的输出端口进行了内部描述: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/109238622

[3]

ATMEGA8 DIP-28面包板实验: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/109245968

[4]

低价电阻箱-阻值测试: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/107112157

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