2線(xiàn)總線(xiàn)上升時(shí)間加速電路

1 引言
包含2線(xiàn)總線(xiàn)(例如：I2C或SMBus)的應用需要在上升時(shí)間、電源損耗、噪聲抑制等參數之間做出折衷。漏極開(kāi)路總線(xiàn)從低電平跳變到高電平的上升時(shí)間是由上拉電阻和總線(xiàn)電容決定的。因此，在增加外設、布線(xiàn)長(cháng)度和連接器時(shí)，很難保持干凈快速的上升沿。為了解決上升時(shí)間問(wèn)題，提出了一種上升時(shí)間加速電路，用一種簡(jiǎn)單方式加速上升沿，提高噪聲抑制并降低功耗。

2 電路描述
在某些2線(xiàn)總線(xiàn)應用中，選擇適當的上拉電阻即可提供足夠快的上升時(shí)間，并在可接受的功耗下獲得良好的噪聲抑制。但是，對于總線(xiàn)電容較高的大型系統或者是功率受限的便攜系統，可能需要有源電路為漏極開(kāi)路信號提供更短的上升時(shí)間。
圖1給出了利用MAX3373設計的上升時(shí)間加速電路，有助于提高噪聲抑制并保持最底功耗。這里利用了MAX3373低壓電平轉換器的上升時(shí)間加速功能，而非電平轉換功能。當MAX3373檢測到某個(gè)I／0引腳的電壓升高時(shí)，將在短時(shí)間內打開(kāi)內部強上拉電路(pFET管)，快速對總線(xiàn)寄生電容充電。經(jīng)過(guò)很短的時(shí)間，加速電路關(guān)閉，僅由內部10 kΩ上拉電阻保持邏輯高電平。

3 性能評估
圖2所示的電路用于測試MAX3373作為上升時(shí)間加速器的性能，其中，分立漏極開(kāi)路FET同時(shí)驅動(dòng)兩個(gè)獨立線(xiàn)路。通道1由MAX3373加速，通道2簡(jiǎn)單地由上拉電阻和寄生電容端連接(兩條線(xiàn)路具有相同電容C)。MAX3373的等效上拉電阻僅為5 kΩ，其輸入端和輸出端(I／O VCC和I／O VL引腳)包含10 kΩ內部上拉電阻。圖3和圖4所示分別給出110 pF電容和I2C總線(xiàn)最大允許電容400 pF時(shí)的結果。注意圖中時(shí)間刻度不同。

通過(guò)測試2線(xiàn)總線(xiàn)的常用時(shí)鐘速率100 kHz和400 kHz，可以看出MAX3373所具備的優(yōu)勢。100 kHz時(shí)鐘對應周期為10μs，而高電平僅僅為5μs。這樣，110 pF電容和5 kΩ上拉電阻的上升時(shí)問(wèn)約1．25μs，僅占周期的12％。在這種條件下，不需要加速上升時(shí)間就能得到所期望的指標。

寄生電容為400 pF時(shí)，上升時(shí)間約4μs，占空比40％，這些對于多數100 kHz系統是不可接受的。在400 pF系統中使片MAX3373，上升到最大值為90％的時(shí)間可以達到500 ns，僅僅為lOμs周期的5％。
對于400 kHz總線(xiàn)，其周期為2．5μs，高電平為1．25μs，上述條件中的5 kΩ電阻和110 pF電容可提供1．25μs的上升時(shí)間，占空比為50％，通常無(wú)法接受這樣的上升時(shí)間；將電容加大至400 pF，上升時(shí)間將達到5μs，即時(shí)鐘周期的2倍，這對于系統來(lái)說(shuō)完全不可接受。使用MAX3373電路，在110 pF負載電容下上升到最大值90％的時(shí)間約為250 ns，僅為2．5μs周期的10％；400 pF負載電容下，上升時(shí)間僅為500 ns，占空比為20％。

4 結束語(yǔ)
使用MAX3373作為上升時(shí)間加速器是解決2線(xiàn)總線(xiàn)上升時(shí)間與時(shí)鐘問(wèn)題的方法之一。在某些情況下，一般可以簡(jiǎn)單地通過(guò)降低上拉電阻來(lái)加速上升時(shí)間，而且MAX3373提供了一種簡(jiǎn)單的加速上升時(shí)間的方法，有助于提高噪聲抑制，并使功耗最低。