我们使用 TCA9617A 缓冲器将外部的2块 PCB 与主 PCB 相连。 两个 PCB 都包含几个 I2C 芯 片(两个 PCB 总共3个)、并通过带状电缆与主板在同一 I2C 总线(在 TCA9617A 缓冲器的输出端)相连。 一个电路板的电缆长度约为0.5m、第二个电路板的电缆长度约为0.3m。 我们使用的最大 I2C 速度为400kHz。
我的问题 是、对于 SDA 和 SCL 的拉电阻器值、您会在这里推荐什么？ 您是否建议在电缆的两侧放置上拉电阻(例如、主板为10k、外部 PCB 为10k、因此总电阻值约为3k3？ 或者、您是否建议在主板上仅使用一个上拉电阻器？ 在我们的应用中、外部 PCB 将始终出现在这里、因为我们的软件会检查它们是否存在并已连接。
此致
Chris van der AAR
高级 硬件设计器
NTS 系统开发
荷兰埃因霍温
嗨、Chris、
您是否将两个 TCA9617A 连接在一起？ 如果是的话，我会小心处理。 我建议您将器件的 A 侧连接到带状侧、B 侧朝向主板。
"一个板的电缆长度约为0.5m、第二个板的电缆长度约为0.3m。 我们使用的最大 I2C 速度是400kHz... SDA 和 SCL 的拉电阻值？ "
上拉电阻值仍应基于上升时间：
导线的电容是我们想要知道的。 5类电缆每米的电容约为50pF。 我希望您使用的电缆承载大约25pF 的电容。
根据经验、每个 I2C 器件在 SDA/SCL 上的电容最大值应为10pF。
这将为您提供运行方程所需的电容值。
"您是否建议在电缆的两侧放置上拉电阻(例如、主板为10k、外部 PCB 为10k、因此总电阻值约为3k3？" 正如您在这里指出的、我建议在两侧上拉电阻器。 两侧的10k Ω 电阻器可同时提供约5k 的电阻(两个并联的等值电阻器基本上是原始值的一半)。 我在实践中看到、两侧都有上拉电阻有助于实现信号完整性。
-------- 一些思考的食物-----------------------
1米的5类电缆会产生大约500nH 的电感。 在您的情况下、我假设从您沿线的导线中、电感约为250nH、到导线的连接器可以进一步提高这些数字。 电感是电缆传输中的寄生干扰、因为它会在电路中产生瞬态影响。 (我指的是电感反冲事件)。 您可能会在传输中看到振荡、我会特别注意下冲、因为下冲可能会损坏 I2C 器件。 (我指的是大多数器件的绝对最小电流、其额定电压通常为-0.5V)。 我建议在您的电路中包含两个方面：
1) 1)在电缆两端之前连接一个小型串联电阻。 这将有助于抑制电感、因为它会限制总瞬时电流。 可能为30~50 Ω。 如果有任何问题、请为电阻器添加一个占位器、并验证您是否看到下冲发生。 如果是、请用低串联电阻填充占位器。
2) 2)从接地到 SDA/SCL 的肖特基二极管。 这将有助于钳制负摆幅并保护 i2c 器件。 二极管：BAT54A
最后、TCA9617A 实际上可能会因您的频率和应用而过载。 TCA9617A 专用于高容性负载和1MHz 时钟频率。 该器件本身旨在能够灌入30mA 的电流、同时仍提供低 Rdson。 这通常是一件好事、但当我们谈论电感反冲时、这实际上意味着它会使电感反冲事件变得更糟、因为低电阻会导致更大的 di/dt (更大意味着更大的电压摆幅)。 您可能需要切换到 TCA9517A、它是一款类似的器件、但 Rdson 更低、支持400kHz。 它们都是引脚对引脚器件、因此您可以使用 TCA9617A 继续操作、但如果您发现其强下拉强度有问题、则可以稍后切换到 TCA9517A。
带状电缆上的提示：您应该分离 SDA/SCL 线路、以便在可能的情况下它们不会直接相邻。 它们共用的寄生电容会在 SCL 和 SDA 之间引入串扰、并导致一些信号完整性问题。 我建议使用 GND 线将它们放置在中间。
-------- 电阻计算示例---
电缆电容(0.5m 电缆)：25pF
3个从器件：30pF
布线电容：20pF
CBus 总计：75pF (如果我错过了某个/边缘错误、我想舍入到100pF)
对于400kHz 频率、TR=300ns、符合 I2C 规范
应用手册中的公式(7)链接如下：
RP (max)= 300ns/(0.8473*100pF)--> 3500欧姆
我希望两侧都有两个近似于3500欧姆等效电阻的上拉电阻器，因此我可以选择两个7000欧姆电阻器..... 选择6000欧姆是因为我们希望有一些误差的空间，因为我们不考虑寄生电阻或可能包括的阻尼电阻器..... 这将得出3000欧姆的等效电阻、低于所需的3500。
希望这对您的设计有所帮助、您可能希望稍后发布原理图以进行完整性检查、以防您认为自己错过了什么。 如果您无法在 e2e 上发帖、我可以在以下位置离线查看：duynguyen@ti.com
-Bobby
