實例分析:上拉電阻取值過高或過低會發生的情況
發布時間:2015-10-29 責任編輯:echolady
【導讀】在(zai)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)過(guo)程(cheng)中(zhong)關(guan)於(yu)上(shang)拉(la)電(dian)阻(zu)的(de)取(qu)值(zhi)的(de)問(wen)題(ti)要(yao)倍(bei)加(jia)注(zhu)意(yi)。上(shang)拉(la)電(dian)阻(zu)取(qu)值(zhi)不(bu)準(zhun)確(que)就(jiu)會(hui)導(dao)致(zhi)結(jie)果(guo)也(ye)不(bu)準(zhun)確(que)。本(ben)文(wen)就(jiu)上(shang)拉(la)電(dian)阻(zu)的(de)取(qu)值(zhi)問(wen)題(ti),以(yi)實(shi)例(li)分(fen)析(xi)的(de)方(fang)式(shi)為(wei)大(da)家(jia)解(jie)析(xi)上(shang)拉(la)電(dian)阻(zu)取(qu)值(zhi)偏(pian)差(cha)可(ke)能(neng)造(zao)成(cheng)的(de)影(ying)響(xiang)。

圖1P1口工作原理圖
如果上拉電阻值過小,Vcc灌入端口的電流(Ic)將較大,這樣會導致MOS管V2(三極管)不完全導通(Ib*β,有飽和狀態變成放大狀態,這樣端口輸出的低電平值增大(i2c協議規定,端口輸出低電平的最高允許值為0.4v)。
如果上拉電阻過大,加上線上的總線電容,由於RC影響,會帶來上升時間的增大(下降延是芯片內的晶體管,是有源驅動,速度較快;上升延是無源的外接電阻,速度慢),而且上拉電阻過大,即引起輸出阻抗的增大,當輸出阻抗和負載的阻抗可以比擬的時,則輸出的高電平會分壓而減少。
I2C的上拉電阻可以是1.5K、2.2K、4.7K,電阻的大小對時序有一定影響,對信號的上升時間和下降時間也有影響,一般接1.5K或2.2K。
實驗
接入200K上拉電阻,結果觀察到信號上升時間增大,方波變成三角波。I2C上拉電阻確定有一個計算公式:
Rmin={Vdd(min)-o.4V}/3mA
Rmax=(T/0.874)*c,T=1us100KHz,T=0.3us400KHz
C是BuscapacitanceRp最大值由總線最大容限(Cbmax)決定,Rp最小值由Vio與上拉驅動電流(最大取3mA)決定;於是Rpmin=5V/3mA≈1.7K(Vio=5V)或者2.8V/3mA≈1K(Vio=2.8V)。
Rpmax的取值:100Kbps總線的負載最大容限lt;=400pF;快速模式,400Kbps總線的負載最大容限lt;=200pF,根據具體使用情況、目前的器件製造工藝、PCB的走線距離等因素以及標準的向下兼容性,設計中以快速模式為基礎,即總線負載電容lt;200pF,也就是傳輸速度可以上到400Kbps是不成問題的。於是Rpmax可以取的範圍是1.8K~7K Vio=5V對應50pF~200pF根據Rpmin與Rpmax的限製範圍,一般取5.1K Vio=5V,負載容限的環境要求也容易達到。在2.8V係統中,console設計選3.3K,portable/handset等低供耗的設計選4.7K犧牲速度換取電池使用時間。
總的來說:電源電壓限製了上拉電阻的最小值;負載電容(總線電容)限製了上拉電阻的最大值。
在I2c總線可以串連300歐姆電阻RS可以用於防止SDA和SCL線的高電壓毛刺:I2c從設備的數量受總線電容,lt;=400pF的限製。
benwenyishilidejiaoduchufa,weidajiajiangjieleshangladianzuquzhizaipiandahuozhepianxiaodeqingkuangxiahuichuxiandeqingkuang,bingduimeizhongqingkuangjinxingledudaodefenxi,xiwangdajiazaiyueduguobenwenzhihounenggouyousuoshouhuo。
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