高電平總輸入電流 - 穩(wěn)定可靠的I2C通信的設(shè)計(jì)計(jì)算

　　高電平總輸入電流（IIH）

　　即使沒有器件拉低線的電平，線仍處于邏輯高電平時(shí)，電流仍會(huì)繼續(xù)流過上拉電阻。該電流由總線上器件的數(shù)字輸入的泄漏產(chǎn)生，也可能是質(zhì)量較差的PCB材料以及焊接殘留物所導(dǎo)致。其中一些因素是無法預(yù)見的，但采用高質(zhì)量材料和良好的制造工藝時(shí)，輸入引腳泄漏是主要原因。

　　根據(jù)圖2，沒有器件拉低總線電平時(shí)，線的電平需要高于VIH才能被視為邏輯高電平。泄漏電流會(huì)限制Rp的最大值，這樣其兩端的電壓降不會(huì)阻止線的電平被拉高至VIH以上。對于VIH規(guī)范，還應(yīng)謹(jǐn)慎留出一些保護(hù)裕量，以防止噪聲尖峰將電壓拉低至VIH電平以下。要在高噪聲環(huán)境下穩(wěn)定工作，I2C規(guī)范建議采用0.2 Vdd作為高出VIH的適當(dāng)裕量。

　　公式4：邏輯高輸入電平上的額外裕量。

　　通常會(huì)在器件的數(shù)據(jù)手冊中給出數(shù)字輸入的泄漏電流，對于Microchip的I2C EEPROM器件，最大輸入泄漏電流（IlIEE）為1μA。組成系統(tǒng)的最少元件是單片機(jī)I2C主器件和I2C從器件。對于本例，采用一個(gè)輸入泄漏電流（IlIMCU）為1μA的單片機(jī)和四個(gè)I2C EEPROM器件，允許100%裕量，IIH為10μA。

　　公式5：已定義總線的引腳泄漏產(chǎn)生的泄漏電流。

　　應(yīng)用歐姆定律，我們可以確定符合這些規(guī)范的Rp最大值。

　　公式6：確保邏輯高電平的最小上拉電阻值。

　　電阻值計(jì)算

　　通過計(jì)算電源電壓、總線電容和泄漏電流，我們可以得出RP值的范圍。

　　可以忽略由泄漏電流產(chǎn)生的 50KΩ（最大值），因?yàn)榭偩€電容起主導(dǎo)作用。因此，可接受的電阻值的范圍為：

　　設(shè)計(jì)人員應(yīng)選擇范圍中間附近的值，以盡可能提供較大的保護(hù)帶。對于本例，2.2KΩ的上拉電阻較為理想。

　　總線速度與功耗

　　當(dāng)提高總線速度或存在較大總線電容時(shí)，必須減小上拉電阻。阻值較低的電阻會(huì)導(dǎo)致電流消耗增加，因?yàn)榭偩€上的每個(gè)邏輯低電平都會(huì)產(chǎn)生對地通路，從而對功耗造成負(fù)面影響?？焖偻瓿扇蝿?wù)并使系統(tǒng)恢復(fù)到低功耗空閑狀態(tài)，與較高總線速度要求所產(chǎn)生的額外電流消耗存在矛盾，總線速度可成為兩者之間的權(quán)衡因素。對于功耗預(yù)算非常低的應(yīng)用，SPI可能是更合適的總線協(xié)議，因?yàn)槠涫褂抿?qū)動(dòng)線路，而不是集電極開路。