Cuando diseñamos el circuito periférico de la interfaz IIC, generalmente utilizamos el diagrama de topología con resistencia pull-up que se muestra en la Figura 1, y su estructura interna es la salida de drenaje abierto que se muestra en la Figura 2.
El nivel de salida de drenaje abierto se controla mediante una resistencia pull-up externa y lógica interna, lo que permite que el bus se active y desactive. El circuito de drenaje abierto del bus consta de un transistor NMOS, que se activa y desactiva mediante una señal de control. Cuando la señal de control activa el transistor NMOS, la salida es baja. Cuando la señal de control desactiva el transistor NMOS, la salida es flotante, lo que requiere una resistencia pull-up externa para generar un nivel alto.
Esta estructura permite que la compuerta de drenaje abierto controle con flexibilidad el nivel del bus, evitando la activación directa del mismo, garantizando así una conexión y comunicación seguras entre múltiples dispositivos. Las ventajas de usar esta salida de drenaje abierto son evidentes y se reflejan en los siguientes aspectos:
1. Prevención de cortocircuitos
Si se utiliza la configuración push-pull en lugar de la de drenaje abierto, y varios dispositivos están conectados al mismo bus, y una E/S de un dispositivo emite un nivel alto mientras que la de otro emite un nivel bajo, las conexiones VCC y GND de estas dos E/S se cortocircuitarán, causando daños en el circuito. Sin embargo, la configuración de drenaje abierto elimina este problema. Independientemente del número de dispositivos conectados al bus, no hay riesgo de cortocircuito.
2. Aumente la capacidad de la unidad y reduzca el consumo de energía.
La conexión de una resistencia pull-up al pin de salida de drenaje permite el cambio de nivel y proporciona una mayor capacidad de excitación. Esto aprovecha la capacidad de excitación del circuito externo para reducir la excitación interna del CI. Cuando el MOSFET interno del CI está activado, la corriente de excitación fluye desde la VCC externa a través de Rpull-up, el MOSFET y luego a GND. Solo se requiere una pequeña corriente de excitación de compuerta dentro del CI.
3. Utilice "Y cableado" para determinar el estado activo del bus.
Se pueden conectar varios pines de salida de drenaje abierto a una sola línea para formar una relación lógica "AND", conocida como función "AND cableada". Cuando un pin se pone a nivel bajo, el nivel lógico en la línea de drenaje abierto se convierte en 0. Este es también el principio que utiliza el bus I²C para determinar su estado activo.
4. Facilitar el cambio del nivel de producción
El nivel de transmisión se puede cambiar variando el voltaje de alimentación pull-up, mientras que el nivel alto de salida está determinado por VDD.
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