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1 简介：

集成电路（I2C）总线通信是一种用于近距离通信的双线半双工通信方式，由于其简单性已被广泛应用于各种应用中

中间。 而I2C总线用于两个模块之间的通信信号隔离器电路图，系统中可能存在高电压，因此需要隔离。隔离可用于保护电路和操作

运营商，并隔离可能干扰信号通信的噪声。

由于数字隔离器单向通信，在 I2C 总线上实现双向通信给设计人员带来了许多挑战。本文档将讨论使用

与 I2C 总线不同的方法。

2 信号隔离

I2C 总线的信号隔离可以通过两种方式实现。第一种方式是使用带有外部电路的数字隔离器来隔离双向数据路径

分成两个单向通道。双向数据被分成两个单向信号，数字隔离器将调制每个通道的输入信号并解调输出信号

以前信号通过隔离屏障。应用笔记使用数字隔离器设计隔离 I2C 总线接口更详细地解释了双向 I2C 信号的分离

与数字隔离器接口的单向信号设计方法

图1：CA-IS3731实现I2C通信

图 1 显示了此方法在使用双向数据和单向时钟的应用中的实现，该应用使用了 CA-IS3731 等三通道数字隔离器。 对于需要双向数据和时钟信号的多主机系统，同样可以使用四通道数字隔离器（如CA-IS3742）。

隔离 I2C 总线的第二种方法是使用集成解决方案，例如 CA-IS302X 器件系列。此类 IC 解决方案用于

内部电路与数字隔离器相结合，以实现等效的器件 I2C 缓冲器功能。 CA-IS3020 专为具有双向数据和时钟信号的系统而设计

并且设计，CA-IS3021是专门为具有双向数据和单向时钟的系统而设计的。

图2：CA-IS3020实现I2C通信

图 2 显示了 CA-IS3020 的 I2C 总线的双向串行数据线 (SDA) 和时钟线 (SCL) 信号如何在内部分为两部分

由数字隔离器通道隔离的单向信号的功能图。 CA-IS302x系列I2C接口隔离器产品内部将双向SCL/SDA数据线一分为二

单向数字信号传输通道。 每个数字通道的输出驱动器都是 I2C 兼容的漏极开路输出。 CA-IS302x芯片的A面接I2C

总线上的低电容节点支持最大40pF的负载电容； B侧连接到I2C总线上的高电容节点，支持最大400pF的负载电容。

芯片有防止I2C总线死锁的电路，将芯片A侧SCL/SDA输出的低电平电压升高到700mV左右； 同时，芯片

芯片A侧逻辑输入由内部迟滞比较器判断，A侧低电平判断为SDA总线直接下拉不超过400mV的输入低电平。

电平仍由A侧输出驱动，将输出低电平拉高700mV，从而决定此时SCL/SDA线上的信号传输方向。

I2C 系统中用于隔离信号的每种解决方案都有权衡取舍。使用数字隔离器的分立解决方案提供部件选择

更大的自由度，CA-IS3731 和 CA-IS3742 都提供多个封装，所有封装都具有不同的隔离级别以适应特定的用例；

然而，该解决方案的缺点是它需要更多的电路板空间和更多的外部电路。 与CA-IS302X方案相比，CA-IS302X

一体化方案占用板级空间更小，设计更高效信号隔离器电路图，缩短产品调试周期。