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Calculateur de résistance de traction I2C

Calculez les valeurs des résistances de rappel I2C pour les modes Standard (100 kHz), Fast (400 kHz) et Fast-Plus (1 MHz). Déduit la résistance minimale, maximale et recommandée à partir de la tension d'alimentation et de la capacité du bus, conformément à la norme NXP UM10204.

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Formule

R_{max} = \frac{t_r}{0.8473 \cdot C_{bus}}, \quad R_{min} = \frac{V_{DD} - V_{OL}}{I_{OL}}, \quad R_{rec} = \sqrt{R_{min} \cdot R_{max}}

Référence: NXP I2C-bus specification and user manual, Rev. 7.0 (UM10204), §7.1

R_{max}— Maximum pull-up resistance (rise time limit) (Ω)

R_{min}— Minimum pull-up resistance (sink current limit) (Ω)

R_{rec}— Recommended pull-up (geometric mean) (Ω)

t_r— Maximum rise time for speed mode (ns)

C_{bus}— Total bus capacitance (pF)

V_{DD}— Supply voltage (V)

V_{OL}— Maximum output-low voltage (0.4 V) (V)

I_{OL}— Sink current (3 mA std/fast; 20 mA fast-plus) (A)

Comment ça marche

La communication par bus I2C repose sur des pilotes à drain ouvert/collecteur ouvert, qui nécessitent des résistances de rappel pour établir l'état HIGH par défaut. Ces résistances sont essentielles pour déterminer l'intégrité du signal, le temps de montée et les caractéristiques de capacité du bus. La résistance de rappel doit être sélectionnée avec soin pour équilibrer deux contraintes principales : un courant minimum pour garantir un état logique ÉLEVÉ et une résistance maximale pour garantir des transitions de signal rapides. Le calcul implique de comprendre la capacité du bus, la tension d'alimentation et les paramètres électriques spécifiques au mode I2C. Les résistances pull-up créent un trajet de courant qui charge la capacité du bus, la valeur de la résistance influant directement sur le temps de montée du signal et l'immunité au bruit. Les différents modes I2C (Standard, Fast et Fast Plus) ont des spécifications électriques différentes qui influent sur la sélection des résistances.

Exemple Résolu

Prenons l'exemple d'un bus I2C en mode rapide avec une alimentation de 5 V et une capacité totale de 100 pF. Tout d'abord, calculez la résistance maximale : t_rise est généralement de 300 ns, donc Rmax = 300 ns/(0,8473 × 100 pF) = 3,55 kΩ. Pour une résistance minimale, avec un courant de dissipation typique de 3 mA et une alimentation de 5 V : Rmin = (5 V - 0,4 V)/0,003 A = 1,53 kΩ. La résistance de rappel recommandée est la moyenne géométrique : √ (3,55 kΩ × 1,53 kΩ) ≈ 2,4 kΩ. Une résistance standard de 2,2 kΩ ou 2,7 kΩ fonctionnerait bien dans ce scénario.

Conseils Pratiques

✓Utilisez des résistances de tolérance de 1 % pour des performances de bus constantes
✓Envisagez d'ajouter une terminaison parallèle pour les longs trajets de bus
✓Mesurez le temps de montée réel avec un oscilloscope pour valider les calculs théoriques

Erreurs Fréquentes

✗Utilisation de résistances de rappel identiques pour différents modes I2C sans recalcul
✗Négliger la capacité totale du bus, y compris la capacité parasite des traces longues
✗Supposer une relation linéaire entre la résistance et le temps de montée

Foire Aux Questions

Pourquoi les bus I2C ont-ils besoin de résistances de rappel ?

Les résistances pull-up établissent l'état HIGH par défaut dans les configurations de bus I2C à drain ouvert. Ils fournissent un chemin de courant pour charger la capacité du bus et garantissent une signalisation logique fiable.

Comment la capacité du bus affecte-t-elle la résistance à la traction ?

Une capacité de bus plus élevée nécessite une résistance plus faible pour maintenir des temps de montée rapides. L'augmentation de la capacité due à des traces plus longues ou à la présence de plusieurs appareils aura un impact sur l'intégrité du signal.

Puis-je utiliser la même résistance de rappel pour tous les modes I2C ?

Non, les différents modes I2C (Standard, Fast, Fast Plus) présentent des caractéristiques électriques variables qui nécessitent de recalculer la résistance de traction.

Que se passe-t-il si la résistance à la traction est trop élevée ?

Une résistance de traction excessive ralentit la montée du signal, ce qui peut enfreindre les spécifications de synchronisation I2C et provoquer des erreurs de communication.

Comment choisir entre plusieurs valeurs de résistance appropriées ?

Sélectionnez la valeur standard la plus proche de la résistance calculée, en préférant des valeurs plus faibles pour des temps de montée plus rapides et une meilleure immunité au bruit.

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