【導讀】利用在 ATMEGA8 DIP-28面包板實(shí)驗[3] 中可以下載程序的實(shí)驗方式，對于A(yíng)Tmega8單片機搭建在面包板上的測試芯片。通過(guò)實(shí)驗來(lái)測量對應的IO端口在作為輸出端時(shí)相對于GND，VCC的電阻阻抗。
? 01背景
在電子小幫手電路中電源開(kāi)關(guān)電路分析[1] 中介紹測量模塊電路實(shí)驗原理的時(shí)候，對于A(yíng)Tmega系列的 單片機的輸出端口進(jìn)行了內部描述[2] 。特別是對于端口做為IO輸出口的時(shí)候，它可以等效為通過(guò)電阻19Ω和22Ω分別上拉到VCC，或者下拉的GND。
▲ ATMEGA單片機IO口等效電路
那么就會(huì )出現一個(gè)新的問(wèn)題，對于A(yíng)Tmega單片機，這個(gè)IO口的內阻究竟有多大呢？
通過(guò)實(shí)驗來(lái)確定單片機輸出IO口的實(shí)際電阻阻值，這為將來(lái)使用單片機進(jìn)行測量工作提供數據基礎。
利用在 ATMEGA8 DIP-28面包板實(shí)驗[3] 中可以下載程序的實(shí)驗方式，對于A(yíng)Tmega8單片機搭建在面包板上的測試芯片。通過(guò)實(shí)驗來(lái)測量對應的IO端口在作為輸出端時(shí)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(guò)以下三種方式來(lái)進(jìn)行：
通過(guò)V-A方法檢測，也就是通過(guò)測量IO口輸入、輸出電流一項相對應的IO口電壓的變化，來(lái)獲得端口的等效串聯(lián)點(diǎn)租。
使用萬(wàn)用表直接測量；
使用手持LCR表來(lái)測。
2.測量過(guò)程
通過(guò)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(lái)測量對于端口的內部等效阻抗。
▲ ATMEGA8 DIP-28封裝
? 03測量數據
1.使用V-A方法測量IO內阻
(1) IO低電平內阻
▲ 測量電路圖示意圖
使用在 低價(jià)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(jìn)而可以進(jìn)行獲得內部電阻。
Current(mA)3.0689001.9005001.3760001.0787000.8895000.7549000.6557000.5795000.519100
Voltage(V)0.0866510.0554850.0419590.0344350.0292790.0259460.0235260.0211610.019959
▲ 端口電流與電壓
通過(guò)線(xiàn)性擬合，可以建立輸入電流（i，單位mA）與端口電壓之間的線(xiàn)性關(guān)系。
(2) IO高電平內阻
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
▲ 端口電壓與電流
通過(guò)實(shí)際測量，可以看到ATmega的IO口在輸出狀態(tài)下，內阻分別是26.15Ω（低電平）以及23.56Ω（高電平）。
2.使用萬(wàn)用表測量IO內阻
使用DM3068數字萬(wàn)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(jìn)行隔直之后，然后在使用Smart Tweezers進(jìn)行測量相應端口的內阻。
▲ 使用隔直電容之后測量端口的內阻
? ※ 結論
單片機的IO如果作為輸出端口，它可以等效一個(gè)內部穿有內阻的電壓源。由于它內部是通過(guò)MOS管完成IO端口與VCC,GND的相連，所以?xún)茸鑼?shí)際上是這些MOS管導通內阻。
通過(guò)對ATmega8單片機端口的內阻測量，可以看到這些內阻的大小在20歐姆到30歐姆之間。這與它的數據手冊上相關(guān)的數值基本上是在同一數量級之內。
上文中使用了三種方法測量單片機IO口的內阻，它們的取值基本相似。因此上，在未來(lái)實(shí)際上應用中，可以根據具體情況來(lái)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(kāi)關(guān)電路分析: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/109242259
[2]單片機的輸出端口進(jìn)行了內部描述: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/109238622
[3]ATMEGA8 DIP-28面包板實(shí)驗: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/109245968
[4]低價(jià)電阻箱-阻值測試: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/107112157
（來(lái)源：與非網(wǎng)，作者：卓晴）
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