i2c上拉電阻大小_i2c上拉電阻的作用

i2c上拉電阻大小

I2C的上拉電阻可以是1.5K，2.2K，4.7K， 電阻的大小對時序有一定影響，對信號的上升時間和下降時間也有影響，一般接1.5K或2.2K。

I2C上拉電阻確定有一個計算公式：

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與上拉驅動電流 （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 準模式， 100Kbps 總線的負載最大容限 《=400pF ；快速模式， 400Kbps 總線的負載最大容限 《=200pF ，根據具體使用情況、 目前的器件制造工藝、PCB的走線距離等因素以及標準的向下兼容性，設計中以快速模式為基礎，即總線負載電容《200pF，也就是傳輸速度可以上到 400Kbps是不成問題的。于是Rpmax可以取的范圍是1.8K~7K @ Vio=5V對應50pF~200pF

根據Rpmin與Rpmax的限制范圍，一般取5.1K @ Vio=5V ， 負載容限的環(huán)境要求也容易達到。在2.8V系統中，console設計選3.3K，portable/handset等低供耗的設計選4.7K犧牲速度換取電池使用時間

總的來說：電源電壓限制了上拉電阻的最小值 ； 負載電容（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I2C碰到過各種問題，多半是上拉電阻或者控制器時鐘的問題。沒上拉電阻或者上拉電阻過大，都會導致不穩(wěn)定而出現尋址不到的問題。

在工業(yè)和通訊領域中，上拉電阻在電路系統中常常會具有中斷GPIO控制、I2C等信號方面，對于系統穩(wěn)定性和輸出電平的穩(wěn)定具有無可替代的作用。今天就讓我們以手機I2C設計為案例，深入探尋上拉電阻在該系統中的作用，以及I2C上拉電阻最大值都是由哪些因素來決定的。 I2C總線的設計一般都會采用OC或者OD門，如果內部的芯片中沒有設置上拉電阻，那么就必須要在外部接一個上拉來保證高電平的輸出，從而增加這一系統的穩(wěn)定性。一般情況下I/O端驅動能力會保持在2mA-4mA左右的量級范圍內，而OC或者OD門的導通電壓一般為0.4V左右，手機中加在上拉電阻上的電壓一般都是2.8V。

在該設定下，I2C上拉電阻的最小值不能低于800R。當電壓為5V時，上拉最小值不能低于1.5K。在這種情況下想要中斷和GPIO信號本身，是不需要增加多余的驅動設備的，只需要保持一個高電平就可以了。此時，上拉電阻可以選取大一點的阻值以減小功耗，但須注意一個問題，那就是這個阻值不能太大，經驗值一般在4.7-100K之間，否則會和PCB走線，器件等負載電容影響信號上升時間。 由于目前大多數的I2C接口都采用了OD機制，所以工程師在實際操作的過程中，需要另外加一個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呢？ 通常情況下，I2C總線的傳輸速率分為標準模式和快速模式（在快速模式的情況下，I2C總線傳輸速率為400Kbit/s），總線負載的最大容限分別是400pF和200pF。根據I2C總線協議的要求，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據圖，圖中的Rs指的是I2C設備串聯在I2C總線上的電阻，它可以有效的防止SDA和SCL高電壓毛刺波產生。

圖為上拉電阻取值數據 由上圖的曲線走勢可以看出，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。 通過對I2C上拉電阻的實例分析，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，工程師在進行上拉選取時，需要依據總線電容和上拉電源的電壓來判斷。
責任編輯：YYX

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