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LTC4307低偏移热插拔2线总线缓冲器操作

2025/11/27 14:33:38
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在“连接瞬间”,LTC4307 会最大程度减少 I/O 卡带来的干扰。

当 LTC4307 从 UVLO(欠压锁定)状态恢复后,它会同时监测背板和卡侧的 I²C 总线,直到检测到“停止位”或“总线空闲”条件,表明数据事务已完成。

当两侧均空闲,或一侧为停止位而另一侧为空闲时,输入-输出连接电路被激活,将卡侧的 SDA/SCL 与背板侧的对应总线连通。同时,预充电电路被关闭,且只有在 VCC 再次低于 UVLO 阈值时才会重新激活。

连接电路

一旦连接电路激活,SDAIN 与 SDAOUT 引脚的功能完全相同:任一引脚被强制拉低,则两个引脚都表现为低电平。LTC4307 可容忍符合 I²C 规范的直流逻辑低电压,最高可达 0.3VCC。

当 LTC4307 检测到总线上升沿时,只要总线电压低至 0.48 V 就会关闭内部下拉器件,并开启上升沿加速器。这种设计既最大化加速效果,又与 LTC4300 系列总线缓冲器保持兼容。

需注意:若系统中有器件使用时钟拉伸或仲裁,它们必须在 LTC4307 输入端把逻辑低压到 0.48 V 以下。

只有 SDAIN 与 SDAOUT 两侧的所有器件都释放总线后,总线才进入逻辑高状态;SCLIN 与 SCLOUT 同理。该特性确保时钟拉伸、时钟同步、仲裁以及应答协议在任何拓扑下都能正确工作。

连接电路的另一关键特性是双向缓冲,将背板与卡的电容隔离。因此,背板侧的波形与卡侧会略有差异。

输入-输出偏移电压

当任意数据或时钟引脚被外部驱动为逻辑低电平 VLOW1 时,LTC4307 会把对侧对应引脚调节到比 VLOW1 高约 60 mV 的电压。该偏移几乎与上拉电流无关(详见“典型性能曲线”)。

传播延迟

在上升沿期间,每一侧的上升时间由该侧的上拉电阻与等效电容决定。若两侧上拉电阻相同,则上升时间差与两侧电容差成正比。图 2 给出 VCC = 5.5 V、每侧 10 kΩ 上拉、一侧 50 pF、另一侧 150 pF 时的波形:输出侧电容更小,上升更快,因而等效传播延迟为负值。

对于下降沿,连接电路会产生固定正向延迟。图 3 在相同条件下,用外部 N 沟道 MOSFET 把 150 pF 侧拉低,LTC4307 在对侧产生约 80 ns 的延迟。该延迟始终为正,并随电源电压、温度、上拉电阻及两侧总线电容而变化。

“典型性能曲线”部分给出了 10 kΩ 上拉、两侧 50 pF 时,延迟随温度、电压的变化曲线。此外,tpHL 与 Cout 的关系曲线(VCC = 5.5 V)显示:输出电容从 50 pF 增至 150 pF 时,tpHL 由 81 ns 增至 91 ns;更大的输出电容会带来更长延迟(最高约 125 ns)。

用户必须量化自己系统中“上升沿”与“下降沿”传播延迟的差异,并相应调整建立时间与保持时间。

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