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教你精准设想 I2C 上拉电阻阻值

发布日期:2022-03-13 20:15    点击次数:165

I2C 总线能挂几许树立?

表面上:

7-bit address :2 的 7 次方,能挂 128 个树立。

10-bit address :2 的 10 次方,能挂 1024 个树立。

天然,要把预留树立地址去除,7 bit 契约规定了 8个预留地址,平时厂商不成以使用。保留地址如下:

可是 I2C 契约规定,总线上的电容不成以跨越 400pF。管脚都是有输入电容的,PCB 上也会有寄生电容,是以会有一个收尾。施行设想中警告值或者是不跨越 8 个器件。

总线之是以规定电容大小是因为,I2C 使用的 GPIO 为开漏结构,开漏结构无法输出高电平,条目外部有上拉电阻拉高。电阻和总线电容产生了一个 RC 延时效应,电容越大信号的边沿就越缓,有可能带来信号质料风险。

传输速率越快,信号的窗口就越小,高涨沿下落沿技艺条目更短更陡峻,是以 RC 乘积必须更小。

I2C 架构

咱们清亮 I2C 有不同的速率形态,尺度(100KHz)、快速(400KHz)、快速plus(1MHz)、高速(3.4MHz)。

Vdd 不错摄取 5V、3.3V、1.8V 等,电源电压不同,上拉电阻阻值也不同。

一般总线上合计,低于 0.3Vdd 为低电平,高于 0.7Vdd 为高电平。

上拉电阻设想

1、上拉电阻过小,总线上电流增大,端口输出低电平增大。

2、上拉电阻过大,高涨沿技艺增大,方波可能会酿成三角波。

因此设想出一个精准的上拉电阻阻值短长常紧迫的。

设想上拉电阻的阻值,是有明确设想公式的:

最大电阻和高涨沿技艺 tr 、总线电容 Cb 、尺度高涨沿技艺 0.8473 相关。

最小电阻和电源 Vdd 电压、GPIO 口我方最大输出电压 Vol、 GPIO口我方最大电流 Vol 相关。

查《I2C-bus specification and user manual.pdf》7.1节:

查《I2C-bus specification and user manual.pdf》表10:

由上表可知:

1、尺度形态:0~100KHz,高涨沿技艺 tr = 1us

2、快速形态:100~400KHz,高涨沿技艺 tr = 0.3us

3、高速形态:up to 3.4MHz,高涨沿技艺 tr = 0.12us

由此公式,假定 Vdd 是 1.8V 供电,Cb 总线电容是200pF(天然契约规定负载电容最大 400pF,施行上跨越 200pF 波形就很不好,咱们以 200pF 来设想)

尺度形态 :

快速形态:

高速形态:

最小电阻(Vdd越大,上拉电阻就要越大):

note:高速形态下,电源电压一般摄取 1.8 V,不会摄取 3.3V,因为要是用 3.3V 设想你会发现最小电阻比最大电阻大。

群众在不同速提醒受的电阻一般有以下几种:1.5K、2.2K、4.7K。

一般群众摄取 I2C 使用尺度形态即可 ,也便是 100KHz,保举上拉电阻是 4.7K,天然群众不错用示波器看传输波形,适合退换。

论断:I2C 上拉电阻阻值和电源电压、传输速率、总线电容(负载成分)都相关系,群众凭证我方的板子设想一下即可,中式最优电阻阻值,从而取得最优传输波形。

最大电阻 Rp 和总线电容 Cb 关系图:

 

note:提议总线电容防守在 100pF 以下。

 



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