i2c的IOL及上拉电阻

1.拉电流与灌电流
拉电流(pull current)是指PAD输出为逻辑1时，对外提供的电流，相当于电流是被拉出，所以叫拉电流。灌电流(sink current)是指端口输出为逻辑0时，对外提供的电流，相当于电流是被拉出，所以叫拉电流。
对给定的PAD，PAD内部的输出晶体管是固定的，而输出0和1都各自有自己的允许电压范围，输出0时的范围为0-VOLmax,输出1时的范围为VOHmin-VDD。
拉电流与灌电流一般被用来衡量PAD的驱动能力。例如，当PAD输出逻辑0，存在灌电流时，如果输出允许的最大电压VOLmax，如果灌电流越大，说明晶体管提供的电流越大，等效电阻越小，驱动能力也就越强。 对给定的PAD，VDD固定，VOL提高时（可以理解为通过外接负载的电阻值减小实现），晶体管两端电压增大，灌电流也增大。

2.I2C对IOL的要求
根据NXP的I2C协议，fast mode和fast mode plus下的IOL最小值分别为3mA和20mA，即PAD中驱动输出0的晶体管（在CMOS中就是NMOS）要保证足够的驱动能力以在规定的时间内将SCL/SDA从1下拉至0.
3.I2C上拉电阻Rp的选择
第一节已经提到，PAD已经固定的前提下，如果要保证输出的低电平在合理范围内(<VOLmax)，上拉电阻就不能太小，灌电流不能太大（注意这里是PAD固定而Rp和输出电平变化，而考虑驱动能力时PAD变化而输出电平固定），所以上拉电阻的阻值有一个最小值的要求。
根据公式，Rpmin=(VDD-VOLmax)/IOL，考虑到IOL最小为3mA，就可以计算出上拉电阻要求的最小值。（IOL更高时，驱动能力变强，对上拉电阻最小值的要求更低）。
另外，上拉电阻也不能太大，否则会导致open-drain下输出高电平的速度太慢，计算公式已经在协议中给出。