I2C總線(xiàn)中上拉電阻、電源電壓、總線(xiàn)電容三者之間的函數關(guān)系

在我們的實(shí)際設計中，需要清楚I2C的總線(xiàn)的兩個(gè)特征：

1、串行數據SDA和串行時(shí)鐘SCL線(xiàn)都是雙向線(xiàn)路，通過(guò)一個(gè)電流源或上拉電阻Rp 連接到正的電源電壓+VDD，當總線(xiàn)空閑時(shí)這兩條線(xiàn)路都是高電平。連接到總線(xiàn)的器件輸出級必須是漏極開(kāi)路或集電極開(kāi)路才能執行線(xiàn)與的功能。I2C 總線(xiàn)上數據的傳輸位速率，在標準模式下可達100kbit/s，快速模式(F/S)下可達400kbit/s，高速模式(Hs)下可達3.4Mbit /s。

2、連接到相同總線(xiàn)的IC數量只受到總線(xiàn)的最大電容400pF限制。如果總線(xiàn)線(xiàn)路的負載電容升高，位速率將逐漸下降。

總線(xiàn)規定使用非標準電源電壓,不遵從I2C 總線(xiàn)系統電平規定的器件，必須將輸入電平連接到有上拉電阻Rp 的VDD電壓。

其中的一些術(shù)語(yǔ)描述如下：

1，總線(xiàn)輸入電平的定義：低電平噪聲容限是0.1VDD，高電平噪聲容限是0.2VDD。VOL定義為在漏極開(kāi)路 或集電極開(kāi)路時(shí)，有3mA下拉電流時(shí)的低電平輸出電壓，最大值取VOLmax=0.4V，這個(gè)3mA是指定的最小下拉電流。在一定范圍內，下拉電流越大， 驅動(dòng)能力越強。Rpmin是電源電壓的函數，即電源電壓越高，Rpmin值越高。Rpmax是負載電容的函數，總線(xiàn)電容越大，即負載越大，Rpmax越 低。

2，總線(xiàn)電容是線(xiàn)路連接和管腳的總電容，規定總線(xiàn)輸入電流的最大值是10uA，同時(shí)規定了上升時(shí)間tr的最大值，由于高電平要求 0.2VDD的噪聲容限，這個(gè)輸入電流限制了Rp 的最大值?？偟母唠娖捷斎腚娏魇荝pmax的函數。在電源電壓一定時(shí)，總的高電平輸入電流越大，Rpmax越小?？偩€(xiàn)的負載電容和上拉電阻的值決定了信號 的上升時(shí)間tr，規定

trmax=300ns。時(shí)間常數等于源端阻抗和總線(xiàn)電容的乘積，上拉電阻太大會(huì )造成時(shí)間常數過(guò)大，從而使上升沿的斜率變小，增大了總線(xiàn)上升時(shí)間。

小結：

1、上拉電阻Rp的值由三個(gè)參數決定：電源電壓、總線(xiàn)電容和連接器件的數量(輸入電流+漏電流)。

2、總線(xiàn)電容Cb是一條總線(xiàn)線(xiàn)路連接和管腳的總，單位是pF。由于規定了上升時(shí)間，這個(gè)電容限制了上拉電阻Rp 的最大值，而電源電壓限制了上拉電阻Rp 的最小值，輸出級在VOLmax=0.4V 時(shí)指定的最小下拉電流是3mA。

如果總線(xiàn)線(xiàn)路的電容負載升高，位速率將逐漸下降，總線(xiàn)的電容負載是400pF 時(shí)的，允許最大位速率是1.7Mbit/s ?？偩€(xiàn)電容負載在100pF~400pF 時(shí)時(shí)序參數必須呈線(xiàn)性增加。