Filter und Überspannungsschutz für I2C-Bus

Der jüngste Zugang in der Sammlung anwendungsbezogener Tipps auf den Support-Seiten von Würth Elektronik besteht aus den Kapiteln „Grundlagen und Spezifikationen I²C-Bus“, „Auswahl der Filter- und Überspannungsschutzbauteile“, „Simulation mit LTspice für eine Taktfrequenz von 400 kHz“ und „Messung einer realen Anwendung mit einer Taktfrequenz von 400 kHz“. Für die Erstellung der Application Note wurden Simulationsmodelle in LTspice erstellt und eine reale Applikation vermessen, um die Simulationsergebnisse zu verifizieren.

Testaufbau mit Featherwings

Ein Aufbau mit dem Würth Elektronik SensorBLE FeatherWing Kit wurde genutzt, um die Simulation zu verifizieren. Dieses Kit besteht aus einer Masterplatine mit Mikrokontroller, einem Bluetooth-Modul und einem FeatherWing mit Sensoren von Würth Elektronik (3-Achsen-Beschleunigung, Temperatur, Feuchtigkeit, Druck). Die Masterplatine kommuniziert mit den anderen beiden via I²C-Bus bei einer maximalen Datenrate von 400 kBit/s. 20 cm Kabellitzen wurden verwendet, um die Sensorplatine mit dem restlichen I²C zu verbinden. Mithilfe von MLCCs wurde eine parasitäre Kapazität von 400 pF gegenüber GND nachgestellt. Es konnte mithilfe von Simulation und Messung gezeigt werden, dass breitbandig wirkende SMT-Ferrite in Kombination mit ESD-Schutzdioden das Datensignal (SDA) und das Taktsignal (SCL) des I²C-Bus praktisch nicht beeinflussen, die Störfestigkeit des I²C-Bus aber erhöhen.