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网友问答 | 关于I2C电平转换电路

2020/07/21
278
阅读需 3 分钟
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今天的文章来源于网友问答,我在群里给解答了一下,关于 I2C 电平转换,我之前写过一篇串口电平转换,其实是一个东西,然后今天我再简单写一下。

之前的文章3.3V 和 5V 串口通信电平转换电路

聊天记录中给出的原图就是下面这张。

 

1. 我首先问了一下,VDD_SN 的电压,这个电压肯定是要小于右边的 3.3V 的,因为什么呢?

VDD_SN 高于 3.3V,NMOS Q13 和 Q14 在关闭状态时,左边高于 3.3V 的电压就会通过 Q13 和 Q14 的体二极管到达 TP_SCL 和 TP_SDA 上,使其电压高于 3.3V,就有损坏单片机 IO 口的风险。

2. 这个电路的工作原理是什么呢?

SN2_SCL=0V,Q13 导通,TP_SCL=0;

SN2_SCL=1.8V,Q13 截止,TP_SCL=3.3V;能正常完成电平转换过程,SDA 信号是同样的道理。

3. 然后我又提到 MOS 管的开关时间,原因是什么呢?

左边到右边的数据传输,会有一个时间差,这个时间差一方面受到 NMOS 开关时间的影响,另一方面是总线容抗+上拉电阻(RC 时间常数)的影响。

假如 I2C 的速率是 400KHz,那传输 1bit 数据的时间就是 2.5us,如果 MOS 管的关闭时间参数大,加上 RC 较大,会出现如下比较差的上升沿波形,在这 2.5us 之内,1 位数据的传输可能无法满足时序要求,导致通信失败。

 

来自于嵌入式客栈

 

下降沿是单片机 IO 直接输出低电平,驱动能力比较足,所以时间差主要受 MOS 管开启时间影响。

综上所述,最好选择开关时间小的 MOS 管,一般都是 ns 级别,其次还要考虑上拉电阻的选择。I2C 的上拉电阻如何选择,在之前的文章中,我也有提到。

图中的型号是 SI2302,看了一下 SPEC,参数还是比较小的。

MOS 开关时间不光要看 switching 参数,最好也看一下 Qg、Qgs 和 Qgd,参数的介绍,我在之前的文章也有写到。

然后看了一下开启阈值,也符合要求。

综上所述,这个电路是可以用的。

今天的文章内容到这里就结束了,希望对你有帮助,我们下一期见。

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公众号记得诚主笔,CSDN博客专家,硬件-基带工程师,从事2G/3G/4G无线通信、GNSS定位、车载电子、物联网等产品的硬件开发工作,用文字和读者交流,总结,分享,提高,共同进步。