TCA9802 I2C总线缓冲器评估模块使用指南

引言

在当今复杂的电子系统设计中，I2C总线缓冲器和转换器的性能直接影响着系统的稳定性和效率。TI公司推出的TCA9802EVM评估模块，为电子工程师提供了一个便捷的平台，用于评估和比较不同I2C缓冲器和转换器的性能，从而快速为系统选择合适的器件。

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一、TCA9802EVM概述

1.1 TCA9802芯片特点

TCA9802是一款用于I2C总线、SMBus或PMBus系统的双通道双向缓冲器。它能在低电压（低至0.8V）和较高电压（1.65V - 3.6V）之间进行双向电平转换，包括上转换和下转换。其独特之处在于，在器件的B侧具有内部电流源，这使得B侧无需外部上拉电阻，不仅改善了上升时间，还实现了超低功耗。

1.2 EVM模块特性

• 电压输入范围：(V{CCA})输入电压范围为0.8V - 3.6V，(V{CCB})输入电压范围为1.65V - 3.6V。
• 引脚访问：可以方便地访问(V{CCA})、(V{CCB})、OE、SDAA、SCLA、SDAB和SCLB引脚。
• 板载从设备：配备了TMP102温度传感器，可通过跳线进行编程。
• 板载稳压器：(V_{CCB})稳压器TPS71701也可通过跳线编程。
• 双布局设计：便于评估和比较竞争对手的产品或TCA980x系列的其他器件。
• 测试功能：提供了用于测试各种电容负载和串联电感的焊盘，以模拟实际应用中的寄生效应。

二、硬件描述

2.1 连接器

• J1：用于与任何I2C主机通过0.100" 排针连接，可实现电源连接（(+V_{CCA})）、接地、U1和U2的OE信号以及SDA和SCL数据线的连接。
• J2：可选择将单个设备连接到SDAA或SCLA，也可同时将U1和U2设备连接到SDAA和SCLA。
• J5和J6：用于评估TCA9802的B侧，可连接到外部I2C设备的“从机”连接，也可用于监测SDAB和SCLB数据线，与板载温度传感器U3和U4（TMP102）相连。

2.2 温度传感器

• TEMP1（U3）：I2C控制的温度传感器，连接到U1设备，其(V+)连接到TPS71701线性稳压器的(Vout)，I2C地址为0x48h。
• TEMP2（U4）：连接到U2设备，(V+)同样连接到TPS71701的(Vout)，I2C地址为0x49h。

2.3 其他元件

• U2：可用于与U1位置的TCA9802进行比较，B侧有上拉电阻焊盘，可与传统I2C缓冲器（如TCA9517）进行对比。还设有串联电阻（R27和R28）和电容负载（C13和C14）的占位符，默认R27和R28为0Ω电阻，可根据需要替换为片式电感以模拟寄生电感。
• C15和C16：用于输入波形电容负载的占位符，默认未加载。
• 稳压器：TCA9802 EVM有一个板载线性稳压器，控制(V{CCB})，(V{OUT})直接连接到TMP102A（U5和U6）的V +电源轨，可减少(VCCB)的电流消耗。通过J4跳线，可插入电流表测量U1、U2或两者的电流消耗。(V_{OUT})的电压可通过J3跳线设置，分别为3.3V（无跳线）、2.5V（J3 - 5和J3 - 6跨接）、1.8V（J3 - 3和J3 - 4跨接）和1.65V（J3 - 1和J3 - 2跨接）。

三、布局与设置

3.1 布局

TCA9802EVM的PCB布局包括顶部和底部布局，方便工程师直观了解模块的结构和元件分布。

3.2 设置

• J1，A侧连接：将USB2ANY I2C主机的信号按以下方式连接：(SDAA = J1 - 1)，(SCLA = J1 - 2)，(GND = J1 - 3,4,5,7)或8，(+V_{CCA} = J1 - 6)。
• J2，A侧SDA和SCL选择：默认情况下，U1和U2的A侧信号通过四个跳线（J2 - 1和J2 - 2、J2 - 3和J2 - 4、J2 - 7和J2 - 8、J2 - 9和J2 - 10）连接在一起。
• JP3，(V_{CCB})选择：默认设置为2.5V（J3 - 5和J3 - 6之间跨接跳线），无跳线时(V_{CCB})设置为3.3V。TCA9802为高电平有效，ON引脚不能浮空，可通过移除分流器并连接信号到TP2来应用外部使能源。
• J4，(V_{CCB})测试头：可在J4 - 2上连接外部电源，或串联电表测量电源电流，默认加载跳线。
• J5和J6，B侧连接：用于连接B侧SDA和SCL，也连接到TMP102温度传感器从设备U3和U4，还可用于连接外部从设备。
• SDA，SCL和GND测试点：模块上设有额外的大过孔，便于连接到B侧SDA、SCL和GND，可用于信号探测或安装测试点。

四、操作与评估

TCA9802EVM主要用于实现I2C主机与TMP102 I2C温度传感器之间的通信转换和缓冲。温度传感器U3的I2C地址为0x48，U4的I2C地址为0x49。具体的通信操作可参考TMP102数据手册（SBOS397）。通过该评估模块，工程师可以轻松、准确地评估上升时间、功耗和延迟时间等参数，为系统选择最合适的I2C缓冲器和转换器。

五、物料清单

该评估模块的物料清单详细列出了各个元件的数量、标号、值、描述、封装参考、制造商和零件编号，为工程师进行采购和替换提供了明确的指导。

在使用TCA9802EVM评估模块时，你是否遇到过一些特殊的问题呢？你又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。