什么是上拉電阻？如何計(jì)算I2C上拉電阻的大小值

相信很多人都清楚，在I2C總線上需要接上拉電阻？但是您針對(duì)對(duì)I2C上拉電阻足夠了解嗎？本文帶您詳細(xì)掌握一下I2C的上拉電阻。目錄如下：

上拉電阻的含義、上拉電阻在 I2C 電路中的作用

根據(jù)VOL和IOL計(jì)算I2C上拉電阻的最小值

根據(jù)總線電容計(jì)算上拉電阻的最大值

一、I2C的上拉電阻

我們知道，在I2C的電路中，在SCL、SDA線與電源之間通常會(huì)接一個(gè)電阻，這個(gè)電阻稱之為上拉電阻。

但什么是上拉電阻？

上拉電阻主要用于為信號(hào)線或GPIO引腳提供默認(rèn)狀態(tài)。通常選擇幾K或幾十K阻值的電阻。阻值較大的電阻確保不會(huì)通過電阻不斷地將過多的電流引入到信號(hào)線上（5V Vdd / 10KΩ = 0.5mA 電流）。在常見的MCU中有大約幾十K的電阻可以通過代碼啟用的上拉電阻將 GPIO 引腳預(yù)設(shè)為邏輯高電平狀態(tài)。

在I2C 的電路中，I2C設(shè)備（芯片）的 SCL 和 SDA 的內(nèi)部電路是“開漏”的，這意味著它們可以吸收電流，但無法提供電流。通俗點(diǎn)講就是：這種信號(hào)可以被設(shè)置為低電平，但不能被設(shè)置為高電平。

所以我們?cè)陔娐分幸赃壿嫺唠妷旱男问浇o這些信號(hào)提供電流，在常見的芯片中，電壓通常為5V或3.3V。為了提供這個(gè)高電壓，你需要分別在在 5V 和 SCL 、SDA 總線之間連接了一個(gè)上拉電阻。如下圖所示：

但是，I2C上拉電阻的阻值和封裝可不是隨便選擇的。也是有理論依據(jù)的。

二、上拉電阻最小值計(jì)算

在數(shù)字TTL電路中，通常情況下定義的高低電平電壓值如下：

“低電平的電壓”VL=?0.3 x Vdd?

“高電平的電壓”VH=0.7 x Vdd

所以，我們將I2C設(shè)備接到5V系統(tǒng)的電路中時(shí)，SDA和SCL的電壓高于3.5V時(shí)被識(shí)別為“高電平”，低于1.5V時(shí)被識(shí)別為“低電平”。在1.5V~3.5V之間的電平，我們不能確定為高or低~

I2C設(shè)備內(nèi)是有mosfet的，我們需要保證電壓值高于一定值才能使mosfet導(dǎo)通，但電壓值也不能高太多，否則容易造成mosfet損壞。

此處以LED舉例：假設(shè)LED的壓降是1.7V，需要高于1.7V的電壓才能使LED導(dǎo)通，但是電流必須在LED的限定值以內(nèi)。如壓降為1.7V、額定電流為30mA的LED，想要LED點(diǎn)亮的理想情況是：（5V-1.7V）/30mA=110歐。所以針對(duì)該LED選用的限流電阻為110歐。

對(duì)于I2C引腳，在芯片手冊(cè)中可以清楚的查到VOl（輸出低電壓）和IOL（輸出低電流）。以AT24C128 EEPROM芯片的手冊(cè)為例：