‌CAT24C64 64Kb I²C CMOS串行EEPROM技术深度解析

安森美 (onsemi) CAT24C64 64Kb I^2^C CMOS串行EEPROM在内部为每个8位安排有8192个字。这些EEPROM具有32字节页面写入缓冲区，并支持标准（100kHz）、快速（400kHz）和快速增强（1MHz）I^2^C协议。外部地址引脚允许同一总线上最多连接八个CAT24C64设备。安森美 (onsemi) CAT24C64提供SOIC、TSSOP、UDFN 8焊盘和超薄WLCSP 4焊球封装。

数据手册：*附件：onsemi CAT24C64 64Kb I2C CMOS串行EEPROM数据手册.pdf

特性

• 支持标准、快速和快速增强I^2^C协议
• 1.7V至5.5V的电源电压范围
• 32字节页面写入缓冲器
• 硬件对整个存储器进行写保护
• I^2^C总线输入（SCL和SDA）上的施密特触发器和噪声抑制滤波器
• 低功耗CMOS技术
• 1,000,000个编程/擦除周期
• 100年数据保留期
• 工业和扩展温度范围
• SOIC、TSSOP、UDFN 8焊盘和超薄WLCSP 4焊球封装
• 无铅、无卤/无BFR，符合RoHS标准

引脚配置与功能

CAT24C64 64Kb I²C CMOS串行EEPROM技术深度解析‌

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一、核心架构与特性总览

‌1. 存储器结构‌

• ‌容量组织‌：64Kbit存储空间，内部划分为8192个字，每个字8位
• ‌页写缓冲‌：32字节页写缓冲区，支持高效批量写入
• ‌寻址能力‌：通过A0/A1/A2地址引脚可实现最多8个器件并联（除WLCSP封装）

‌2. 电气特性‌

• ‌宽电压范围‌：1.7V至5.5V工作电压
• ‌多速率支持‌：
  • 标准模式：100kHz
  • 快速模式：400kHz
  • 快速增强模式：1MHz（限-40℃至+85℃）
• ‌低功耗设计‌：读取电流≤1mA，写入电流≤2mA

‌3. 可靠性指标‌

• ‌耐久性‌：1,000,000次编程/擦除周期（5V, 25℃）
• ‌数据保持‌：100年典型值
• ‌工作温度‌：工业级（-40℃至+85℃）/扩展级（-40℃至+125℃）

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二、关键硬件设计要点

‌1. 引脚功能定义‌

引脚名称	功能描述	设计注意事项
SCL	串行时钟输入	需配置上拉电阻，支持三种速度模式
SDA	串行数据I/O	开漏输出，需要外部上拉
A0/A1/A2	器件地址选择	未连接时内部下拉至GND
WP	写保护控制	高电平有效，悬空时内部下拉

‌2. 极限参数保护‌

• ‌电压容限‌：任意引脚对地电压-0.5V至+6.5V
• ‌瞬态保护‌：允许20ns内-1.5V至VCC+1.5V的瞬态过冲
• ‌存储温度‌：-65℃至+150℃

‌3. 电源管理特性‌

• ‌上电复位‌：集成POR电路，防止异常电源状态
• ‌待机模式‌：静态电流仅1μA（VCC≤3.3V）

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三、通信协议深度解析

‌1. I²C总线时序规范‌

• ‌起始条件‌：SCL高电平时SDA由高变低
• ‌停止条件‌：SCL高电平时SDA由低变高
• ‌数据有效性‌：SCL高电平期间SDA必须保持稳定

‌2. 器件寻址机制‌

• ‌从机地址‌：固定前4位为1010，后3位由硬件地址引脚确定

‌3. 应答协议‌

• ‌ACK响应‌：第9个时钟周期接收方拉低SDA
• ‌无应答‌：接收方保持SDA高电平

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四、写操作模式详解

‌1. 字节写入模式‌

• ‌操作流程‌：起始条件→从机地址→高地址字节→低地址字节→数据字节→停止条件
• ‌写周期时间‌：tWR = 5ms（最大值）

‌2. 页写入模式‌

• ‌缓冲优势‌：最大32字节连续写入，单次写周期完成
• ‌地址回绕‌：页内地址自动递增，到达页尾时回绕至页首

‌3. 硬件写保护‌

• ‌保护触发‌：WP引脚拉高
• ‌保护时机‌：首个数据字节前的SCL下降沿采样

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五、读操作模式分析

‌1. 立即读取‌

• ‌当前地址访问‌：从上次操作结束地址开始读取
• ‌终止条件‌：主机发出无应答后跟停止条件

‌2. 选择性读取‌

• ‌指定地址访问‌：先执行伪写入设置地址，再发起读取

‌3. 顺序读取‌

• ‌连续输出‌：内部地址自动递增，支持跨页读取

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六、封装选型指南

‌1. 可选封装类型‌

• ‌传统封装‌：SOIC-8、TSSOP-8
• ‌微型封装‌：UDFN-8、WLCSP-4

‌2. WLCSP特殊限制‌

• ‌无地址引脚‌：仅响应000地址（CAT24C64C4xTR）
• ‌无写保护‌：WP功能不可用
• ‌防紫外线‌：禁止暴露在紫外线下，会导致数据丢失

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七、噪声抑制与可靠性设计

‌1. 输入滤波‌

• ‌施密特触发器‌：SCL和SDA输入带噪声抑制滤波
• ‌瞬态滤波‌：可滤除≤100ns的噪声脉冲

‌2. 内部下拉特性‌

• ‌地址引脚‌：50μA下拉电流（VCC=5.5V）
• ‌功耗优化‌：输入超过阈值电压后转换为弱电流源

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八、应用场景建议

‌1. 高密度存储配置‌

• ‌多器件并联‌：利用地址引脚扩展至512Kbit存储容量

‌2. 电源敏感系统‌

• ‌低功耗优势‌：适合电池供电设备
• ‌宽压适应性‌：兼容1.8V/3.3V/5V系统

‌3. 工业环境应用‌

• ‌温度适应性‌：支持严苛工业环境