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實(shí)例解析:I2C上拉電阻最大值的真相

發(fā)布時(shí)間:2015-06-08 責(zé)任編輯:echolady

【導(dǎo)讀】上拉電阻在工業(yè)領(lǐng)域及通信領(lǐng)域都具有中斷GPIO控制和I2C信號(hào)的功能,在系統(tǒng)穩(wěn)定性和輸出電平穩(wěn)定性方面有著不可替代的作用。本文就由小編為大家解析I2C上拉電阻最大值的真相。

I2C總線的設(shè)計(jì)一般都會(huì)采用OC或者OD門,如果內(nèi)部的芯片中沒有設(shè)置上拉電阻,那么就必須要在外部接一個(gè)上拉來(lái)保證高電平的輸出,從而增加這一系統(tǒng)的穩(wěn)定性。一般情況下I/O端驅(qū)動(dòng)能力會(huì)保持在2mA-4mA左右的量級(jí)范圍內(nèi),而OC或者OD門的導(dǎo)通電壓一般為0.4V左右,手機(jī)中加在上拉電阻上的電壓一般都是2.8V。在該設(shè)定下,I2C上拉電阻的最小值不能低于800R。當(dāng)電壓為5V時(shí),上拉最小值不能低于1.5K。

在這種情況下想要中斷和GPIO信號(hào)本身,是不需要增加多余的驅(qū)動(dòng)設(shè)備的,只需要保持一個(gè)高電平就可以了。此時(shí),上拉電阻可以選取大一點(diǎn)的阻值以減小功耗,但須注意一個(gè)問題,那就是這個(gè)阻值不能太大,經(jīng)驗(yàn)值一般在4.7-100K之間,否則會(huì)和PCB走線,器件等負(fù)載電容影響信號(hào)上升時(shí)間。

由于目前大多數(shù)的I2C接口都采用了OD機(jī)制,所以工程師在實(shí)際操作的過程中,需要另外加一個(gè)上拉電阻才能維持輸出高電平,上拉電阻的最小值須符合之前所提到的要求。
那么,I2C上拉電阻最大值都與哪些因素有關(guān)呢?

通常情況下,I2C總線的傳輸速率分為標(biāo)準(zhǔn)模式和快速模式(在快速模式的情況下,I2C總線傳輸速率為400Kbit/s),總線負(fù)載的最大容限分別是400pF和200pF。根據(jù)I2C總線協(xié)議的要求,I2C上拉電阻最大值是被總線電容所限制。下圖是上拉電阻的取值數(shù)據(jù)圖,圖中的Rs指的是I2C設(shè)備串聯(lián)在I2C總線上的電阻,它可以有效的防止SDA和SCL高電壓毛刺波產(chǎn)生。

I2C上拉電阻最大值的真相
圖為上拉電阻取值數(shù)據(jù)

由上圖的曲線走勢(shì)可以看出,上拉電阻的最小值由上拉電源決定,最大值由總線電容決定。

結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)I2C上拉電阻的實(shí)例分析,我們可以看出,上拉電阻在I2C總線中可以起到維持輸出電平穩(wěn)定、保護(hù)芯片的作用。而上拉電阻的最大阻值則是由總線的電容所決定的,工程師在進(jìn)行上拉選取時(shí),需要依據(jù)總線電容和上拉電源的電壓來(lái)判斷。

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