i2c上拉電阻大小

I2C的上拉電阻可以是1.5K，2.2K，4.7K， 電阻的大小對(duì)時(shí)序有一定影響，對(duì)信號(hào)的上升時(shí)間和下降時(shí)間也有影響，一般接1.5K或2.2K。

I2C上拉電阻確定有一個(gè)計(jì)算公式：

Rmin＝{Vdd（min）-o.4V}/3mA

Rmax=（T/0.874） *c， T=1us 100KHz， T=0.3us 400KHz

C是Bus capacitance

Rp最大值由總線最大容限（Cbmax）決定，Rp最小值由Vio與上拉驅(qū)動(dòng)電流 （最大取3mA） 決定；

于是 Rpmin=5V/3mA≈1.7K（@Vio=5V）或者2.8V/3mA≈1K（@Vio=2.8V）

標(biāo) 準(zhǔn)模式， 100Kbps 總線的負(fù)載最大容限 《=400pF ；快速模式， 400Kbps 總線的負(fù)載最大容限 《=200pF ，根據(jù)具體使用情況、 目前的器件制造工藝、PCB的走線距離等因素以及標(biāo)準(zhǔn)的向下兼容性，設(shè)計(jì)中以快速模式為基礎(chǔ)，即總線負(fù)載電容《200pF，也就是傳輸速度可以上到 400Kbps是不成問(wèn)題的。于是Rpmax可以取的范圍是1.8K~7K @ Vio=5V對(duì)應(yīng)50pF~200pF

根據(jù)Rpmin與Rpmax的限制范圍，一般取5.1K @ Vio=5V ， 負(fù)載容限的環(huán)境要求也容易達(dá)到。在2.8V系統(tǒng)中，console設(shè)計(jì)選3.3K，portable/handset等低供耗的設(shè)計(jì)選4.7K犧牲速度換取電池使用時(shí)間

總的來(lái)說(shuō)：電源電壓限制了上拉電阻的最小值 ； 負(fù)載電容（總線電容）限制了上拉電阻的最大值。

i2c上拉電阻的作用

做過(guò)I2C碰到過(guò)各種問(wèn)題，多半是上拉電阻或者控制器時(shí)鐘的問(wèn)題。沒(méi)上拉電阻或者上拉電阻過(guò)大，都會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定而出現(xiàn)尋址不到的問(wèn)題。

在工業(yè)和通訊領(lǐng)域中，上拉電阻在電路系統(tǒng)中常常會(huì)具有中斷GPIO控制、I2C等信號(hào)方面，對(duì)于系統(tǒng)穩(wěn)定性和輸出電平的穩(wěn)定具有無(wú)可替代的作用。今天就讓我們以手機(jī)I2C設(shè)計(jì)為案例，深入探尋上拉電阻在該系統(tǒng)中的作用，以及I2C上拉電阻最大值都是由哪些因素來(lái)決定的。 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(méi)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(wèn)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(guò)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。

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。 通過(guò)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。
責(zé)任編輯：YYX

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