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I2C 풀업 저항기 계산기

표준 (100kHz), 고속 (400kHz) 및 패스트 플러스 (1MHz) 모드의 I2C 풀업 저항 값을 계산합니다.NXP UM10204 기준 공급 전압 및 버스 커패시턴스에서 최소, 최대 및 권장 저항을 도출합니다.

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공식

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}}

참고: 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)

작동 방식

I2C 버스 통신은 기본 HIGH 상태를 설정하기 위해 풀업 저항이 필요한 오픈 드레인/오픈 컬렉터 드라이버를 사용합니다.이러한 저항은 신호 무결성, 상승 시간 및 버스 커패시턴스 특성을 결정하는 데 매우 중요합니다.풀업 저항은 두 가지 주요 제약 조건, 즉 논리적 HIGH 상태를 보장하기 위한 최소 전류와 빠른 신호 전환을 보장하기 위한 최대 저항의 균형을 위해 신중하게 선택해야 합니다.계산에는 버스 커패시턴스, 공급 전압 및 I2C 모드별 전기 파라미터에 대한 이해가 포함됩니다.풀업 저항은 버스 커패시턴스를 충전하는 전류 경로를 생성하며, 저항 값은 신호 상승 시간과 노이즈 내성에 직접적인 영향을 미칩니다.I2C 모드 (표준, 고속 및 고속 플러스) 에 따라 전기 사양이 다르므로 저항 선택에 영향을 미칩니다.

계산 예제

5V 전원 공급 장치와 100pF의 총 커패시턴스를 갖춘 고속 모드 I2C 버스를 고려해 보십시오.먼저 최대 저항을 계산합니다. t_rise는 일반적으로 300ns이므로 Rmax = 300ns/ (0.8473 × 100pF) = 3.55kΩ.일반적인 싱크 전류가 3mA이고 전원 공급이 5V인 최소 저항의 경우 Rmin = (5V - 0.4V) /0.003A = 1.53kΩ.권장되는 풀업 저항은 다음과 같은 기하 평균값입니다. √ (3.55kΩ × 1.53kΩ) ≈ 2.4kΩ.이 시나리오에서는 표준 2.2kΩ 또는 2.7kΩ 저항이 적합합니다.

실용적인 팁

  • ✓일관된 버스 성능을 위해 1% 허용 오차 저항을 사용하십시오.
  • ✓긴 버스 트레이스에 병렬 터미네이션 추가 고려
  • ✓오실로스코프로 실제 상승 시간을 측정하여 이론적 계산을 검증합니다.

흔한 실수

  • ✗재계산 없이 다양한 I2C 모드에 동일한 풀업 저항기 사용
  • ✗긴 트레이스의 기생 커패시턴스를 포함한 전체 버스 커패시턴스 무시
  • ✗저항과 상승 시간 사이의 선형 관계 가정

자주 묻는 질문

풀업 저항은 오픈 드레인 I2C 버스 구성에서 기본 HIGH 상태를 설정합니다.버스 커패시턴스를 충전하기 위한 전류 경로를 제공하고 안정적인 로직 시그널링을 보장합니다.
버스 커패시턴스가 높을수록 빠른 상승 시간을 유지하려면 더 낮은 저항이 필요합니다.트레이스가 길거나 장치가 여러 개일 경우 커패시턴스가 증가하면 신호 무결성에 영향을 미칩니다.
아니요, I2C 모드 (표준, 고속, 고속 플러스) 에 따라 전기적 특성이 다르므로 풀업 저항을 다시 계산해야 합니다.
풀업 저항이 너무 높으면 신호 상승 시간이 느려져 잠재적으로 I2C 타이밍 사양을 위반하고 통신 오류가 발생할 수 있습니다.
계산된 저항에 가장 가까운 표준값을 선택합니다. 상승 시간을 단축하고 노이즈 내성을 높이려면 낮은 값을 사용하는 것이 좋습니다.

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