NXP I²C 手册"AN262_2 PCA954X 系列 μ C/SMBus 多路复用器和开关"、第14页、图6 Vout 与 Vin 间的关系、显示了输出钳位在+2.3V (低于 VDD =+3.3V 的1V)、此时输出端无负载(开路)。
我正在审查一个具有+3.3V I2C 主设备和4.7k Ω 上拉电阻的设计。 具有1k Ω 上拉电阻的+1.8V I2C 最低电压从器件。
数据表建议设置 VDD ~+2.7V。 因此输出钳位将处于+1.7V 标称值、+2.0V 最大值。
Q1：在1k Ω 上拉至+1.8V 输出负载时，预期的钳位输出电压是多少。 负载条件下的电压？ 钳位电路能够灌入所需的电流、以将输出钳位在+1.7V。 是否有关于钳位功能的任何信息/数据？
Q2：在加电电源排序期间、如果+1.8V 电源尚未打开、并且+3.3V 已经打开。 在此负载条件下、预期的钳位输出电压是多少？
谢谢你。
-Selwyn
您好、Selwyn、
"NXP I²C 手册"AN262_2 PCA954X 系列 μ C/SMBus 多路复用器和开关"、第14页、图6 Vout 与 Vin 间的关系、显示了输出钳位在+2.3V (低于 VDD =+3.3V 的1V)、此时输出端无负载(开路)。"
假设"输出"为浮动、则所指的钳位电压是导通 FET /导通晶体管位于其截止区域/线性区域之间的位置。 该电压是 FET 部分关断的地方。 如果栅极电压为3.3V、就像在他们的示例中一样、并且您在2.3V 时得到这个"钳位"、那么这告诉我们导通 FET 的 Vth 实际上大约为1V。 不过、Vth 可以使用 Vcc 移动一个位。 您可以使用此信息来确保您选择的 Vcc 支持电平转换(在次级通道上选择 Vcc 上拉电阻、使其大于 VCLAMP)。
"Q1：在1k Ω 上拉至+1.8V 输出负载时，预期的钳位输出电压是多少.. 负载条件下的电压？ 钳位电路能够灌入所需的电流、以将输出钳位在+1.7V。 是否有关于钳位功能的任何信息/数据？"
如果您具有1.8V 上拉电压、Vcc 处于3.3V、而 Vth 为1V、则"输出电压"也取决于输入电压侧的上拉电阻。 本质上、它是一个分压器、其上限为~2.3V
在中可以看到、在我的仿真中、我设置了一个理想导通 FET 来忽略体二极管、并将 Vth 设置为大约1V。 即使当我将输入斜升至更高的水平时、输出也会钳位在2.3V 左右。 因此、输出超过1.8V 的"上拉"值、这对于该总线上的任何 I2C 从设备都是不利的。 这就是为什么 I2C 开关/多路复用器需要选择正确的 Vcc 电平的原因。
"Q2：在加电电源定序期间、如果+1.8V 电源尚未打开、并且+3.3V 已打开。 在此负载条件下、预期的钳位输出电压是多少？"
您必须故意开启 FET 的栅极(启用通道)、以实现这一目的。 答案取决于在上电之前1.8V 电源是 GND 还是高阻抗。 如果1.8V 电源轨为 GND、则可以使导通 FET 饱和、如果"输入电压"没有限流电阻器、它将钳制在不同的电压。 如果确实如此、则"输出电压"将仅为 GND、因为导通 FET 将在线性运行区域中运行。 如果1.8V 为高阻抗、我们会看到"输出电压"变为~2.3V、但可能会对连接到该电源轨的任何器件进行反向偏置、或在其他位置找到漏电路径。 尤其是当有一个 LDO 通过上拉电阻器连接到该电源轨时。
为了防止器件行为错误、您需要选择 Vcc、这样我们就不会看到这个"钳位"电压。
-Bobby
