下拉电阻是电子电路设计的重要组成部分，尤其是在处理数字逻辑、晶体管和通信接口时。本文涵盖了下拉电阻的基础知识、计算方法、应用、电阻选择、功耗分析以及晶体管和串行通信线路的实际使用。
下拉电阻是连接在信号线(例如微控制器的输入引脚或晶体管栅极)和地(GND)之间的电阻。其主要作用是确保当没有有效输入驱动信号线时，信号线能保持在所定义的低逻辑电平(通常为0V或地)。
数字输入引脚通常有高阻抗，这意味着它们消耗的电流非常小。如果没有下拉电阻，一个悬空(未连接)的输入引脚可能就会拾取电噪声并发生不可预测的波动，从而导致电路出现不稳定或不确定的行为。因此，下拉电阻可用于：
通过连接下拉电阻，我们可以提供一条明确的接地路径，当输入被有效驱动(高电平状态)时，如果电阻值选择正确，其影响极小。下拉电阻通常被用于按钮、开关和数字逻辑电路中。
在电路图中，下拉电阻通常用连接在输入引脚和接地符号之间的标准电阻符号表示，图1显示了下拉电阻的典型配置。
图1：带下拉电阻的基本电路图
虽然下拉电阻的主要功能是建立一个被定义的低状态，但了解相关公式有助于选择合适的电阻值，因为：
应用欧姆定律，我们可以得出：
其中I是通过电阻器的电流，V是电阻器两端的电压，R是电阻值(以欧姆为单位)。
下拉电阻值必须足够低，以便在非活动状态时将输入拉至0V，同时，下拉电阻值又必须足够高，以避免信号为高电平时产生过大的电流。典型的下拉电阻值范围为1kΩ至100kΩ。
然而，具体的值取决于：
根据经验，我们可以遵循以下准则：
下拉电阻可用于各种需要默认是低电平状态的电路。这些电路包括：
例1：
假设逻辑电平为5V，下拉电阻选择10kΩ。我们可以按如下方式计算电阻上的电流：
I=5V/10000Ω=0.5mA
这个电流足够低，可以避免电力浪费，同时也足够大，可以将线路拉至低电平。
例2：
假设我们使用一个逻辑电平为5V的微控制器。在这种情况下，我们还需要考虑驱动源的输出阻抗(ROUT)。我们假设其值约为100Ω，选择一个10kΩ的下拉电阻(R)，当输入为高电平时，我们有：
V=5V*(10000Ω/(100Ω+10000Ω))=4.95V
该电压应远高于5V微控制器的典型高逻辑电平阈值。
从高压源汲取的电流为：
I=5V/(100Ω+10000Ω)=0.495mA。
这是一个相对较小的电流消耗。
(原文刊登于EDN姊妹网站Power Electronics News，参考链接：Understanding Pull-Down Resistors: A Comprehensive Tutorial，由Ricardo Xie编译。)
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