
I2C總線接上拉電阻能夠維持輸出電平的穩(wěn)定,因此工程師必須快速的確定上拉電阻的阻值,盡可能快的展開工作運(yùn)轉(zhuǎn)。那么,如何快速的確定I2C上拉電阻阻值呢?在I2C總線上接上拉電阻是必須要做的嗎?今天就讓專家老師前來支招,一起來看看如何快速確定上拉阻值吧。
首先需要解決的是I2C總線接上拉究竟是不是必經(jīng)工序這一問題。專家介紹說,由于I2C接口的設(shè)計(jì)問題,器件本身是無法向外主動(dòng)輸出高電平的。由于這一設(shè)計(jì)問題,所以工程師必須在外部接一個(gè)上拉電阻RP,這樣才能夠?qū)⑿盘柧€拉至高電平。所以,在I2C 總線上接上拉電阻是必須工序。
圖為I2C接上拉RP線路圖
那么,如何才能快速的計(jì)算出所接入的上拉電阻阻值呢?
由于上拉電阻的阻值大小對時(shí)序具有一定的影響力,這種影響力對信號的上升和下降時(shí)間也是有直接作用的,所以在I2C總線上接入的上拉阻值一般都會(huì)保持在1.5K 或2.2K左右。下面我們來看一下具體的計(jì)算選擇原則。
原則一:RP不宜過小,一般不低于1KΩ
在I2C總線中,一般情況下IO端口的驅(qū)動(dòng)能力會(huì)保持在在2mA-4mA的量級范圍內(nèi)。如果RP阻值太小的話,那么會(huì)造成VDD灌入端口的電流過大,這將會(huì)造成端口輸出的低電平值增大(I2C協(xié)議規(guī)定,端口輸出低電平的最高允許值為0.4V);而灌入端口的電流過大,很可能會(huì)直接損壞端口。所以,通常情況下,上拉電阻應(yīng)選取不低于1KΩ的電阻。也就是說,當(dāng)VDD=3V時(shí),灌入電流不超過3mA。
原則二:RP不宜過大,一般不高于10KΩ
由于I2C端口的輸出高電平是通過接入上拉RP實(shí)現(xiàn)的,因此當(dāng)線上電平產(chǎn)生從低到高的變化時(shí),電源通過上拉對線上負(fù)載電容充電。這個(gè)過程需要一定的時(shí)間,這部分的時(shí)間也被稱為上升時(shí)間。端口信號的上升時(shí)間可以用近似用充電時(shí)間,也就是常數(shù)RPCL乘積來表示。信號線負(fù)載電容(對地)由多方面組成,包括器件引腳、PCB信號線、連接器等。如果信號線上掛有多個(gè)器件,負(fù)載電容也會(huì)增大。比如總線規(guī)定,對于的400kbps 速率應(yīng)用,信號上升時(shí)間應(yīng)小于300ns。
我們假設(shè)線上CL的數(shù)值為20PF,通過套用公式,可計(jì)算出對應(yīng)上拉RP值為15KΩ。如果RC充電時(shí)間常數(shù)過大,將使得信號上升沿變化緩慢,達(dá)不到數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆K裕话阍趹?yīng)用過程中中所選取的上拉RP都是幾KΩ量級的上拉電阻,比如都選取4K7的電阻。結(jié)語
工程師在遵循上述兩個(gè)原則的前提下,進(jìn)行上拉電阻的組值計(jì)算,可以快速的找出最合適的RC阻值。另外,由于小阻值的上拉RP將會(huì)增大端口Sink的通過電流,因此在盡可能的情況下,RP取值應(yīng)該取稍大一點(diǎn),以減少耗電量。
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