Question

i2c的上拉电阻值是怎么确定的

Answer 1

I2C的上拉电阻可以是1.5K，2.2K，4.7K， 电阻的大小对时序有一定影响，对信号的上升时间和下降时间也有影响，一般接1.5K或2.2K

如果上拉电阻值过小，Vcc灌入端口的电流(Ic)将较大，这样会导致MOS管V2（三极管）不完全导通(Ib*β<Ic)，有饱和状态变成放大状态，这样端口输出的低电平值增大(I2C协议规定，端口输出低电平的最高允许值为0.4V)
如果上拉电阻过大，加上线上的总线电容，由于RC影响，会带来上升时间的增大（下降延是芯片内的晶体管，是有源驱动，速度较快；上升延是无源的外接电阻，速度慢），而且上拉电阻过大，即引起输出阻抗的增大，当输出阻抗和负载的阻抗可以比拟的时，则输出的高电平会分压而减少。

I2C上拉电阻确定有一个计算公式：
Rmin＝{Vdd(min)-o.4V}/3mA
Rmax=(T/0.874) *c, T=1us 100KHz, T=0.3us 400KHz
C是Bus capacitance
Rp最大值由总线最大容限（Cbmax)决定,Rp最小值由Vio与上拉驱动电流（最大取3mA)决定；
于是 Rpmin=5V/3mA≈1.7K(@Vio=5V)或者2.8V/3mA≈1K(@Vio=2.8V)
Rpmax的取值：参考周公的I2C总线规范中文版P33图39与P35图44
标准模式，100Kbps总线的负载最大容限<=400pF；快速模式，400Kbps总线的负载最大容限<=200pF,根据具体使用情况、目前的器件制造工艺、PCB的走线距离等因素以及标准的向下兼容性，设计中以快速模式为基础，即总线负载电容<200pF，也就是传输速度可以上到400Kbps是不成问题的。于是Rpmax可以取的范围是1.8K~7K @ Vio=5V对应50pF~200pF
根据Rpmin与Rpmax的限制范围，一般取5.1K @ Vio=5V , 负载容限的环境要求也容易达到。在2.8V系统中，console设计选3.3K,portable/handset等低供耗的设计选4.7K牺牲速度换取电池使用时间
总的来说：电源电压限制了上拉电阻的最小值 ； 负载电容（总线电容）限制了上拉电阻的最大值
补充：在I2c总线可以串连300欧姆电阻RS可以用于防止SDA和SCL线的高电压毛刺