微控制器IO內阻

一、前言

這個STM32微控制器測試電路板，在前兩天進行了輸出IO口的冒煙測試。在對地和對電源短路的情況下，它的輸出最大電流大約為 40mA。之後為了更好的利用它輸出訊號，下面對它的IO輸出埠特性進行測試。檢視一下具體它輸出埠對外的阻抗特性。下面準備利用一個可編程的電阻箱，QR10，來對微控制器IO口輸出電流電壓進行測試。來檢視輸出特性是否與一個線性電阻等同。在什麽電流範圍內可以近似為一個線性電阻。

▲ 圖1.1.1 測試STM32微控制器電路

二、測量結果

先透過程式，將微控制器的PB7埠設定為輸出高電平。測量該埠，可以看到它的電壓為 3.3V 左右。下面將QR10電阻箱連線在 PB7埠和地線。分別測量不同電阻下輸出埠的電壓。

透過編程，改變QR10的電阻從 50歐姆變化到5000歐姆，測量每個阻值下電阻箱的電壓，實際上也是微控制器IO口輸出電壓。可以看到 在電阻變化到 1kΩ時，輸出電壓已經達到了3.2V。下面重新測量 QR10 從 20歐姆變化到 1000歐姆對應的輸出電壓。隨著電阻增加，輸出電壓升高。使用電壓除以電阻，可以得到輸出電壓與電流之間的關系曲線。在 輸出電流 30mA 之前，輸出電壓近似線性下降，由這兩個電壓對應的變化電流可以計算出 IO 埠近似輸出電阻為 22.2歐姆。這裏繪制了不同輸出電流下對應的輸出等效串聯電阻。在30mA 之前，電阻在 25歐姆左右。當輸出電流超過40mA，輸出電阻變急劇上升了。

▲ 圖1.2.1 負載電阻從50變化到5k對應的輸出埠電壓

▲ 圖1.2.2 輸出電阻從20歐姆變化到1000歐姆對應的輸出電壓

▲ 圖1.2.3 輸出電流與輸出電壓

▲ 圖1.2.4 不同輸出電流對應的輸出電阻

下面測試一下微控制器輸出低電平對應的內阻。將PB7置為低電平，QR10連線工作電源 3.3V 和PB7，測試不同電阻下，對應的電阻箱上的電壓。可以看到與前面測量高電平數據曲線很接近。繪制在一起，兩個測試結果基本重合。這也說明 STM32 IO 埠 在高電平糊低電平下，對應的內阻特性也基本一致。

▲ 圖1.2.5 輸出低電平對應的負載電壓曲線

▲ 圖1.2.6 高電平與低電平對應的負載電壓曲線

※總 結 ※

本文利用電阻箱測試了 STM32 輸出 IO特性。在輸出電流小於 30mA 下，輸出埠可以等效串聯一個 25歐姆左右的電阻。當輸出電流超過30mA 之後，輸出電壓變會急劇下降了。