|
|
EDA365欢迎您登录！
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
本帖最后由 傻大个牌纯碱 于 2017-2-25 15:36 编辑
6 V' t/ D) v9 m' H/ K$ Q" I, k7 S3 Y9 D$ @! N1 v- k3 m, A# ?
“鹏哥，I2C接口为什么总是要外接个上拉电阻？”
$ [ E; |" @6 R“它是Open Drain结构。”1 t* A7 Q' p6 U! b2 B# S- r
“哦！牛逼！”/ u( @7 v2 O6 i0 h7 \9 x6 M* h
. v* x/ {: Z. d a' O+ l
$ ?' a- T2 z/ q我操，谁能告诉我 Open Drain到底是什么鬼？
8 P. U& U. u: `% B! DOpen Drain，翻译过来就是开漏，意思是把MOS管的漏极不连接，悬空。手绘一个：
1 J+ k" F4 w9 ^5 y, X
) \- l7 m; s& O8 t7 o
开漏，是把上图电路中的Q2的漏极悬空。Q1是用来控制Q2的开关的。+ d! i x1 [) o
当CONTROL=Low 时，Q1断开，Q2导通，OUTPUT= 0；
6 o, _# q, x" D( L3 O6 g* ?当CONTROL=High时，Q1导通，Q2断开，OUTPUT处于悬空状态。
% M3 b& O s3 _7 \所以Open Drain的第一个特点：此结构本身只可以输出低电平（Low）。
0 ~$ [1 f) K6 u0 K+ P+ l; m: P+ s' Q1 S- N- o% r4 f. a, U! o8 B
如果在OUTPUT端通过一颗电阻R2连接到POWER_1.8V，这种结构就有了输出高电平的能力：
/ P, P. Q# }- Y& I0 Z f: f
' K& v* l' V) s
当CONTROL=Low 时，Q1断开，Q2导通，OUTPUT= 0；
' \" @2 e$ \ W# I4 m8 [ i当CONTROL=High时，Q1导通，Q2断开，OUTPUT=1。
# E! Q* h- Z, W7 W" z$ dR2的就是常说的上拉电阻，它的取值不是随便的，需要根据OUTPUT上的等效容值来选。在I2C的SPEC中第40页，专门画出了R2和等效容值的关系：
. d0 z9 m C/ P" H, n
9 K/ ?0 s- o' n% a. e" l
图中可以看出R2（纵坐标Rp）和等效容值成反比例关系，简单地根据OUTPUT的波形来说：
R7 I- F) c7 TR2越大，OUTPUT上的上升沿越平缓；R2越小，OUTPUT上的上升沿越陡峭。上升沿的平缓程度就是我们常说的上拉能力。越陡峭，上拉能力就越好。# A8 c/ [/ w6 T5 F8 h4 r
需要注意的是，R2越小，功耗就越大。所以，R2要根据实际情况调整：先放一个大的上拉电阻，然后测量OUTPUT的波形，如果上升沿很陡峭，可以' |" }) s% l, K$ x; w$ u
考虑再放大点；如果上升沿太平缓，那应该放小点了。$ Q; |$ i3 H( c* W- T: p4 ^
MTK老的平台，I2C的上拉电阻放的是2.2K。新的平台都用4.7K上拉，这也说明了MTK的CPU制作工艺在提高。: @) @. L6 a# Q, {
同样，这是 Open Drain 第二个特点：如果要输出高电平，需要外接上拉电阻。! ?3 w% L; n8 Q/ s; J9 b9 G
3 E# K; z# a; ^1 r" l! k
将两个 Open Drain 连在一起，只要有一方输出Low，这条OUTPUT就只能是Low了。I2C协议中，如果设备要占用总线，需要输出Low电平，就是这个原理。- p5 G* u' A0 L% J
这是 Open Drain 第三个特点：逻辑与，多个Open Drain的漏极接在一起，就相当于“逻辑与”的功能。+ L: o4 ]( @4 k5 V
5 z: ~- Q* }9 W5 x7 K3 U
Open Drain 除了用在I2C上，它还有一个重要的应用：电平转换（Level Shift）。
, h1 n' A0 K _7 d8 \0 s# a0 H在N355上用 Open Drain 结构搭建了一个I2C上3.3V与1.8V的电平转换，如下图：3 F3 G D) { F* ?/ z
( O- v( ^& h" K$ @* R$ d这个电路很有意思，1个IO电是1.8V的CPU与IO电是3.3V的IC本身是不能接在一起的，但通过这个电路，它们不仅接在一起，还可以进行I2C通信！) n! f+ w0 c9 g) \
当理解了这个电路如何进行I2C通信之后，也就理解了电平转换。这个电路在进行I2C通信的时候，有下面四种情况：& W9 S" d; P4 U. f7 {4 `* c% f- c
CPU发High电平（1.8V），Q6702/Q6703的Vgs=0（Vg=Vs=1.8V），两个MOS关断，IC端还是High电平；
- M1 p" d1 E( [* y, N% s2 b5 @CPU发Low 电平（0V），Q6702/Q6703的Vgs=1.8V，两个MOS打开，IC端的高电平被拉低；
% o- N: k4 [- L; M4 t) B3 r) PIC端发High电平（3.3V），Q6702/Q6703的Vgs=0（Vg=Vs=1.8V），两个MOS关断，CPU还是High电平；
/ |% V/ P' x/ x' x, A! Y0 OIC端发Low 电平（0V），Vs=1.8V，Vd=0V，MOS管内的二极管导通（MOS管结构所致，S极和D极之间有个PN节，相当于二极管），CPU的高电平被拉低。+ e" | z# c6 @
! i5 v" d! g( o j; E- z
7 o2 t9 O! b8 G) I |
评分
-
查看全部评分
|
[复制链接]
/1 
发表于 2017-2-25 15:34
收藏
淘帖
支持！
反对！
楼主
