I2C上拉电阻阻值计算方法

描述

上拉电阻计算

1、上拉电阻过小,总线上电流增大,端口输出低电平增大。

2、上拉电阻过大,上升沿时间增大,方波可能会变成三角波。

因此计算出一个精确的上拉电阻阻值是非常重要的。

计算上拉电阻的阻值,是有明确计算公式的:

总线总线

最大电阻和上升沿时间 tr 、总线电容 Cb 、标准上升沿时间 0.8473 有关。

最小电阻和电源 Vdd 电压、GPIO 口自己最大输出电压 Vol、 GPIO口自己最大电流 Vol 有关。

1、标准模式:0~100KHz,上升沿时间 tr = 1us

2、快速模式:100~400KHz,上升沿时间 tr = 0.3us

3、高速模式:up to 3.4MHz,上升沿时间 tr = 0.12us

由此公式,假设 Vdd 是 1.8V 供电,Cb 总线电容是200pF(虽然协议规定负载电容最大 400pF,实际上超过 200pF
波形就很不好,我们以 200pF 来计算)

标准模式 :

总线

快速模式:

总线

高速模式:

总线

最小电阻(Vdd越大,上拉电阻就要越大):

总线

note:高速模式下,电源电压一般采用 1.8 V,不会采用 3.3V,因为如果用 3.3V 计算你会发现最小电阻比最大电阻大。

大家在不同速率采用的电阻一般有以下几种:1.5K、2.2K、4.7K。

一般大家采用 I2C 使用标准模式即可 ,也就是 100KHz,推荐上拉电阻是 4.7K,当然大家可以用示波器看传输波形,适当调整。

结论:I2C上拉电阻阻值和电源电压、传输速度、总线电容(负载因素)都有关系,大家根据自己的板子计算一下即可,选取最优电阻阻值,从而获得最优传输波形。

最大电阻 Rp 和总线电容 Cb 关系图:

总线

note:建议总线电容维持在 100pF 以下。

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