RFrftools.io

Calculadora de resistores pull-up I2C

Calcule os valores do resistor pull-up I2C para os modos Padrão (100 kHz), Rápido (400 kHz) e Fast-Plus (1 MHz). Deriva a resistência mínima, máxima e recomendada da tensão de alimentação e da capacitância do barramento de acordo com o NXP UM10204.

Loading calculator...

Fórmula

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}}

Referência: 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)

Como Funciona

A comunicação por barramento I2C depende de drivers de dreno aberto/coletor aberto, que requerem resistores pull-up para estabelecer o estado HIGH padrão. Esses resistores são essenciais para determinar a integridade do sinal, o tempo de subida e as características da capacitância do barramento. O resistor pull-up deve ser cuidadosamente selecionado para equilibrar duas restrições primárias: corrente mínima para garantir o estado lógico ALTO e resistência máxima para garantir transições rápidas de sinal. O cálculo envolve a compreensão da capacitância do barramento, da tensão de alimentação e dos parâmetros elétricos específicos do modo I2C. Os resistores pull-up criam um caminho de corrente que carrega a capacitância do barramento, com o valor da resistência influenciando diretamente o tempo de aumento do sinal e a imunidade ao ruído. Diferentes modos I2C (Standard, Fast e Fast Plus) têm especificações elétricas variadas que afetam a seleção do resistor.

Exemplo Resolvido

Considere um barramento I2C de modo rápido com alimentação de 5V e capacitância total de 100 pF. Primeiro, calcule a resistência máxima: t_rise é normalmente 300 ns, então Rmax = 300 ns/(0,8473 × 100 pF) = 3,55 kΩ. Para resistência mínima, com corrente de dissipador típica de 3 mA e alimentação de 5V: Rmin = (5V - 0,4V)/0,003A = 1,53 kΩ. O resistor pull-up recomendado é a média geométrica: √ (3,55 kΩ × 1,53 kΩ) ≈ 2,4 kΩ. Um resistor padrão de 2,2 kΩ ou 2,7 kΩ funcionaria bem nesse cenário.

Dicas Práticas

  • ✓Use resistores de tolerância de 1% para um desempenho consistente do barramento
  • ✓Considere adicionar terminação paralela para traçados de barramento longos
  • ✓Meça o tempo real de subida com o osciloscópio para validar cálculos teóricos

Erros Comuns

  • ✗Usando resistores pull-up idênticos para diferentes modos I2C sem recalcular
  • ✗Negligenciando a capacitância total do barramento, incluindo a capacitância parasitária de traços longos
  • ✗Assumindo uma relação linear entre resistência e tempo de subida

Perguntas Frequentes

Os resistores pull-up estabelecem o estado HIGH padrão em configurações de barramento I2C de dreno aberto. Eles fornecem um caminho atual para carregar a capacitância do barramento e garantem uma sinalização lógica confiável.
A maior capacitância do barramento requer menor resistência para manter tempos de subida rápidos. O aumento da capacitância de traços mais longos ou de vários dispositivos afetará a integridade do sinal.
Não, diferentes modos I2C (Standard, Fast, Fast Plus) têm características elétricas variadas que exigem o recálculo da resistência à tração.
A resistência excessiva à tração causa lentidão nos tempos de aumento do sinal, potencialmente violando as especificações de temporização da I2C e causando erros de comunicação.
Selecione o valor padrão mais próximo da resistência calculada, preferindo valores mais baixos para tempos de subida mais rápidos e maior imunidade a ruídos.

Shop Components

Affiliate links — we may earn a commission at no cost to you.

USB-UART Adapters

USB to serial bridge ICs for protocol debugging

DigiKey →Mouser →

Logic Analyzers

USB logic analyzers for capturing digital bus traffic

DigiKey →Mouser →

Related Calculators

Comms

UART Baud Rate

Calculate UART frame timing, throughput, and USART BRR register divisor from baud rate, data format, and MCU clock frequency. Identify baud rate error for reliable serial communication.

General

RC Time Constant

Calculate RC circuit time constant τ, charge time to 63.2% and 99%, and −3dB cutoff frequency. Essential for filter and timing circuit design.

General

Ohm's Law

Calculate voltage, current, resistance, and power using Ohm's Law. Enter any two values to solve for the remaining two quantities.

Comms

SPI Timing

Calculate SPI bus timing parameters including bit period, frame time, maximum clock frequency limited by trace capacitance, and signal slew rate

Comms

CAN Bus Timing

Calculate CAN bus bit timing parameters including prescaler, time quanta, sync segment, propagation segment, and phase buffer segments for a given baud rate and sample point

Comms

USB Termination

Calculate USB bus termination resistor values, differential impedance, cable propagation delay, signal rise time, and eye opening for USB 2.0 and USB 3.0