经验分享 电路中上拉电阻的必要性探讨

上拉电阻通过将不确定的信号来起到限流的作用。在部分电路当中，上拉电阻的作用非常重要，但这并不意味着所有的电路都需要添加上拉电阻。文本将以I2C器件AT24C02为例，对在设计中是否应该添加上拉电阻进行探讨。

在研究AT24C02的电路图时，可以看到在SDA、SCL这两个脚上接了4.4K或10K的上拉电阻，而有些则没有添加上拉电阻。根据数据手册来看，建议AT24C02在实际使用中添加拉电阻的。

而在51单片机系统中，不添加上拉电阻并不影响使用，并且也能够正确读写数据。以51单片机为例，除了P0口，另外3个口内部都有弱上拉。所以似乎外部不用再加上拉电阻也可以。但是毕竟单片机内部上拉电阻能力有限，只能微弱上拉。

另外对于很多单片机，其内部有上拉电阻，但是无一例外，上拉电阻的组织是比较大的，也就是说其上拉能力有限。

根据I2C总线规范，总线空闲时两根线都必须为高：这条准则必须严格遵守，这是之所以规定空闲时必须为高的一个原因，如果要保持“低”，那么就不可能成为“多主”总线的。

上拉电阻的问题：各个I2C接口工作时只检测高、低电平即可，上拉电阻实际上不是十分必要。但问题是，如果直接采用电源的来实现高的话，一旦其他器件拉低就有可能发生危险。

上拉电阻有保护作用。如果确信直接采用电源没问题（比如有短路保护等），也可进行尝试。问题的关键在于主器件要能正确的拉低或置高，从器件要能明确地区分高、低即可，这是问题的关键，另外时序问题同样不能混乱。

电阻大小的问题：这牵涉到两方面的问题，首先是功耗的问题，其次是速度的问题，二者互相矛盾，如果想尽量提高速度，那么必然牵涉到总线电容问题。上拉电阻与总线的电容形成RC，高速时将直接影响通讯。因为总线拉高时有充电时间以及高电平的阀值，如果还没有充电到足以保证从器件能够识别的高电平的阀值时，主器件就以为完成了一个总线动作的话，那么通讯肯定是不能进行。

如果想尽可能降低功耗，那么就要尽量增大电阻以最大可能的减小电路各部分消耗电流。从而实现整体降低功耗！但不可能无限大，否则充电时间会很成问题。

本文针对电路中上拉电阻是否必要的问题进行了探讨，总的来看，电路中是否需要添加上拉电阻主要需要参考实际电路设计情况，希望大家在阅读过本篇文章之后能够有所收获。