16.0 Информация по применению

16.0 Информация по применению

16.1 Регулирование времени нарастания/спада в быстрых устройствах

Электрические спецификации портов I2C-устройств и линий шины даны в таблицах 3 и 4 раздела 15.0.

На рис. 35 и 36 показаны примеры выходных каскадов с управлением скорости нарастания для КМОП и биполярной технологий. Наклон заднего фронта определяется конденсатором Миллера (С1) и резистором R1. Типичные значения C1 и R1 показаны на рисунках. Широкий диапазон изменения времени заднего фронта Tof, укзанный в таблице 3 означает, что это время не критично. Емкостная нагрузка шины и внешний подтягивающий резистор только в небольшой степени влияют на время спада. Однако время нарастания Tr, указанное в таблице 4 в основном определяется нагрузкой шины и значением подтягивающего резистора.

Рисунок 35. КМОП выходной каскад

Рисунок 36. Биполярный выходной каскад

1. К входной схеме
2. SDA или SCL линия шины

16.2 Переключаемая подтягивающая схема для быстрых устройств

Напряжение питания Vdd и максимальный выходной НИЗКИЙ уровень определяют минимальное значение подтягивающего резистора (см. Раздел 10.1) Например, при напряжении питания Vdd=5В ± 10% и Volmax=0.4В на 3 мА, Rpmin=(5.5-0.4)/0.003=1.7 Ком. Как показано на рис. 38, это значение подтягивающего резистора ограничивает максимальную емкость шины до 200 пФ, чтобы выполнялось требование Tr=300нс. Если шина должна будет иметь большую емкость, то может быть использована переключаемая подтягивающая схема, показанная на рис. 37.

Переключаемая схема на рис. 37 разработана для напряжения питания 5В±10% и максимальной нагрузки шины в 400 пФ. Поскольку она управляется уровнями шины, не требуется никаких дополнительных управляющих сигналов. Во время заднего/переднего фронтов двунаправленный ключ в HCT4066 подключает или отключает подтягивающий резистор Rp2 при уровнях на шине между 0.8 и 2.0 В. Параллельно включенные Rp1 и Rp2 могут обеспечить требуемое время нарастания Tr до 300 нс. Максимальный ток потребления не превысит 6 мА при Vol2=0.6 В, или 3 мА при Vol1=0.4 В.

Последовательные резисторы Rs являются опциональными. Они защищают каскады ввода/вывода от высоковольтных выбросов и провалов на линиях шины и минимизируют перекрестные помехи. Максимальное значение Rs определяется максимальным допустимым падением напряжения на нем для выключения Rp2, когда линия шины переключается в НИЗКОЕ состояние.

Рисунок 37. Переключаемая подтягивающая схема

1 – SDA или SCL линия шины

16.3 Рисунок линий шины

Вообще говоря, проведение линий шины должно быть сделано таким образом, чтобы минимизировать перекрестные помехи и интерференцию. Линии шины наиболее подвержены помехам при ВЫСОКОМ уровне, вследствие относительно высокого импеданса подтягивающих устройств.

Если длина линий шины на печатной плате или кабеле превышает 10 см и шина включает в себя линии Vdd и Vss, рисунок проведения линий должен быть таким:

SDA ———————————————————
Vdd ———————————————————
Vss ———————————————————
SCL ———————————————————

Если только линия Vss включается, то

SDA ———————————————————
Vss ———————————————————
SCL ———————————————————

Такое расположение линий также ведет к одинаковым емкостным нагрузкам для SDA и SCL. Vdd и Vss могут не проводиться рядом, если в печатной плате для них предусмотрен отдельный слой. Если шина представляет собой витую пару, то каждая линия шины должна быть переплетена с Vss. Или, SCL может переплетаться с Vss, а SDA – с Vdd. В последем случае требуется поставить конденсаторы между Vdd и Vss на обоих концах шины.

Если линии шины экранированы (экран подключен к Vss), интерференция снижается. Однако, экранированный кабель должен иметь низкую емкостную связь между SDA и SCL линиями для снижения перекрестных помех.

16.4 Максимальное и минимальное значения резисторов Rp и Rs для быстрых устройств

Максимальные и минимальные значения для резисторов Rp и Rs, подключенных к быстрой шине, могут быть определены из рис. 25,26,28 раздела 10.1. Так как быстрая шина имеет меньшее время нарастания Tr, то зависимость Rp от емкости шины меньше, чем показано на рис. 27. Поэтому для быстрого режима шины следует пользоваться рисунком 38.

Рисунок 38. Максимальное значение Rp как функция от емкости шины для обеспечения Trmax для быстрого режима

17.1 Средства разработки для систем 8048 и 8051

17.2 Средства разработки для систем 68000 (моторола)

17.3 Средства разработки для всех систем