I2C 总线电平转换/扩展模块（PCA9306）

模块描述

把 I2C 设备（1.8V/3.3V/5V 混搭）安全连在一起，或做“远端 I2C 扩展板”。电赛里常见：各种传感器/显示屏 I2C 电平不一致导致“玄学掉线”，这模块专治不服。

原理

PCA9306 是 双通道双向 I2C/SMBus 电平转换器，带 EN 使能；支持两侧不同电压域，且不需要方向控制脚（I2C 开漏特性）。其工作电压范围描述见数据手册摘要。([NXP][14])

接口

  • 低压侧：VREF1、SCL1、SDA1
  • 高压侧：VREF2（或 Vbias）、SCL2、SDA2
  • 使能：EN
  • 供电与地：GND（两侧共地）

板上设置

  • 上拉电阻：两侧各自上拉到各自电压（典型 2.2k–10k，可焊盘可选）
  • EN：跳帽/拨码，便于隔离问题定位
  • 地址冲突处理（系统级）：必要时用 I2C 多路复用器（如 TCA9548A）另做模块

电气指标

  • 电压范围：一侧约 1.0–3.6V，另一侧可到 5V（不同引脚命名略有差异）([NXP][14])
  • 速率：I2C 标准/快速模式取决于总线电容与上拉
  • 典型器件：PCA9306；上拉电阻；ESD（可选）

使用说明

  • I2C 不稳定先排查三件套：
    1. 上拉是否存在、阻值是否太大
    2. 总线电容是否过大（线太长/并太多器件）
    3. 电平是否匹配（PCA9306 上场） * EN 可用于“热插拔式调试”：逐段使能，定位哪段挂了

    ### 关联赛题

  • 多 I2C 传感器融合、显示/输入外设丰富的系统（本质是“让系统更可靠”）([全国大学生电子设计竞赛][1])