深入解析 onsemi 的 CAT24C64BC4 和 CAT24C64BAC4 EEPROM 芯片

在电子设计领域，EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）是一种常用的非易失性存储器，广泛应用于各种需要数据存储的设备中。今天，我们将深入探讨 onsemi 公司的 CAT24C64BC4 和 CAT24C64BAC4 这两款 64 - Kb (I^{2}C) 串行 EEPROM 芯片，了解它们的特点、性能参数以及使用方法。

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产品概述

CAT24C64BC4 和 CAT24C64BAC4 采用 4 - 球 WLCSP（晶圆级芯片尺寸封装），内部组织为 8192 个 8 位字。它们具有 32 字节的页写缓冲区，支持标准（100 kHz）、快速（400 kHz）和快速增强（1 MHz） (I^{2}C) 协议。这两款芯片对不同的从地址做出响应，适用于同一 (I^{2}C) 总线上需要两个 4 - 球 WLCSP 串行 EEPROM 设备的应用场景。

产品特性

电气特性

• 宽电压范围：支持 1.7 V 至 5.5 V 的电源电压范围，能适应多种电源环境。
• 低功耗：采用低功耗 CMOS 技术，有助于降低系统功耗。
• 高耐用性：具备 1,000,000 次的编程/擦除周期和 100 年的数据保留时间，保证了数据的长期可靠性。

接口特性

• (I^{2}C) 协议支持：支持标准、快速和快速增强 (I^{2}C) 协议，可根据系统需求灵活选择通信速率。
• 噪声抑制：在 (I^{2}C) 总线输入（SCL 和 SDA）上配备施密特触发器和噪声抑制滤波器，提高了通信的稳定性。

封装特性

• 小型封装：4 - 球 WLCSP 封装，体积小巧，适合对空间要求较高的应用。
• 环保设计：该器件无铅、无卤素/无溴化阻燃剂，符合 RoHS 标准。

引脚功能

引脚名称	功能
SDA	串行数据
SCL	串行时钟
(V_{CC})	电源
(V_{SS})	接地

性能参数

绝对最大额定值

参数	额定值	单位
存储温度	–65 至 +150	(^{circ}C)
任何引脚相对于地的电压	–0.5 至 +6.5	V

可靠性特性

符号	参数	最小值	单位
(N_{END})	耐久性	1,000,000	编程/擦除周期
(T_{DR})	数据保留	100	年

直流工作特性

在 (V{CC}=1.7 ~V) 至 5.5 V，(T{A}=-40^{circ}C) 至 +85°C 的条件下，包括读取电流、待机电流和 I/O 引脚泄漏等参数。

引脚阻抗特性

符号	参数	条件	最大值	单位
(C_{IN})	SDA I/O 引脚电容	(V_{IN}=0 ~V)	8	pF
(C_{IN})	输入电容（其他引脚）	(V_{IN}=0 ~V)	6	pF

交流特性

在 (V{CC}=1.7 ~V) 至 5.5 V，(T{A}=-40^{circ}C) 至 +85°C 的条件下，涵盖时钟频率、SCL 时钟低电平周期、启动条件建立时间等多个参数。

工作原理

(I^{2}C) 总线协议

(I^{2}C) 总线由 SCL 和 SDA 两条线组成，通过上拉电阻连接到 (V_{CC}) 电源。主设备提供时钟信号到 SCL 线，主设备或从设备驱动 SDA 线。数据传输在总线空闲时启动，传输过程中 SDA 在 SCL 为高电平时必须保持稳定。

启动/停止条件

当 SCL 为高电平时，SDA 的电平转换会产生启动或停止条件。启动条件是 SDA 从高电平到低电平的转换，停止条件是 SDA 从低电平到高电平的转换。

设备寻址

主设备通过创建启动条件并广播 8 位从地址来寻址从设备。从地址的前 4 位固定为 1010，接下来的 3 位用于区分不同的设备（CAT24C64BC4 为 000，CAT24C64BAC4 为 100），最后一位指定读写操作（1 为读，0 为写）。

应答机制

在每个字节发送到总线后的第 9 个时钟周期，发送器释放 SDA 线，接收器通过拉低 SDA 线表示应答（ACK），或保持 SDA 线高电平表示不应答（NoACK）。

读写操作

写操作

• 字节写：主设备创建启动条件，广播从地址（R/W 位为 0），发送两个地址字节和一个数据字节，最后创建停止条件。从设备在主设备发送每个字节后应答。
• 页写：在停止条件之前向从设备发送多个数据字节，最多可将 32 个不同的数据字节加载到内部页写缓冲区。停止条件触发内部写周期。
• 应答轮询：在内部写操作进行时，从设备不会应答主设备。主设备可以重复请求，直到从设备应答。

读操作

• 立即读：主设备创建启动条件，广播从地址（R/W 位为 1），从设备应答并开始输出当前地址的数据。主设备接收数据后不应答并创建停止条件。
• 选择性读：先通过字节写序列将所选地址加载到内部地址寄存器，然后再次创建启动条件，广播从地址（R/W 位为 1），从设备输出所选地址的数据。
• 顺序读：主设备在接收从设备发送的数据后应答，从设备将继续传输数据，直到主设备不应答并创建停止条件。

订购信息

设备订购号	特定设备标记	封装类型	温度范围	引脚镀层	包装
CAT24C64BC4CTR	A	WLCSP - 4 带芯片涂层	工业级（–40 (^{circ}C) 至 +85 (^{circ}C)）	SnAg	卷带包装，每卷 5,000 个
CAT24C64BAC4CTR	D	WLCSP - 4 带芯片涂层	工业级（–40 (^{circ}C) 至 +85 (^{circ}C)）	SnAg	卷带包装，每卷 5,000 个

注意事项

• 所有封装均符合 RoHS 标准。
• CAT24C64BC4CTR 和 CAT24C64BAC4CTR 响应不同的从地址。
• 采用 WLCSP 封装的 EEPROM 设备切勿暴露在紫外线下，否则会导致存储数据丢失。

总的来说，onsemi 的 CAT24C64BC4 和 CAT24C64BAC4 EEPROM 芯片以其小巧的封装、宽电压范围、高耐用性和灵活的 (I^{2}C) 通信协议，为电子工程师提供了一个可靠的数据存储解决方案。在实际应用中，我们需要根据具体的系统需求合理选择和使用这些芯片，以确保系统的稳定性和可靠性。大家在使用过程中有没有遇到过什么问题呢？欢迎在评论区分享交流。