Texas Instruments TCAL9538 8位I/O擴展器為雙線雙向I^2^C總線（或SMBus）協議而開發，具有1.08V至3.6V VCC 工作電壓。TCAL9538支持100kHz（標準模式）、400kHz（快速模式）和1MHz（快速模式+）I^2^C時鐘頻率。當傳感器、開關、按鈕、LED、風扇等設備需要額外使用I/O時，I/O擴展器可提供簡單解決方案。

數據手冊：*附件：Texas Instruments TCAL9538 8位IO擴展器數據手冊.pdf

TI TCAL9538包括敏捷I/O端口，可提供旨在增強 I/O速度、功耗和EMI性能的附加特性。此類附加特性包括可編程輸出驅動強度、可編程上拉和下拉電阻、可鎖存輸入、可屏蔽中斷、中斷狀態寄存器以及可編程開漏或推挽輸出。

特性

• 工作電源電壓范圍：1.08 V至3.6 V
• 1.8V時具有1μA（典型值）的低待機電流消耗
• 1MHz快速模式+ I^2^C總線
• 硬件地址引腳允許兩個設備在同一根I^2^C、SMBus總線上。
• 低電平有效復位輸入 (RESET)
• 低電平有效的開漏中斷輸出 (INT)
• 輸入或輸出配置寄存器
• 極性反轉寄存器
• 可配置I/O驅動強度寄存器
• 上拉和下拉電阻器配置寄存器
• 內部上電復位
• SCL/SDA輸入端靜噪濾波
• 具有最大電流驅動能力的鎖存輸出，可直接驅動LED
• 閉鎖性能超過100mA，符合JESD 78 II類標準
• 靜電放電保護超出JESD 22標準
• 4000V人體模型 (A114-A)
• 1000V充電器件模型 (C101)

簡化示意圖

典型應用原理圖

邏輯圖（正邏輯）

TCAL9538 8位I2C總線IO擴展器技術解析與應用指南

一、核心特性

• ?超低功耗?：待機電流僅1μA(典型值@1.8V)
• ?寬電壓工作?：1.08V至3.6V工作電壓范圍
• ?高速接口?：支持1MHz Fast-mode Plus I2C通信
• ?靈活配置?：可編程輸出驅動強度(25%-100%)
• ?增強功能?：可配置上拉/下拉電阻(100kΩ)
• ?中斷功能?：開漏中斷輸出(INT)支持狀態變化檢測
• ?多種封裝?：提供TSSOP(16)、UQFN(16)和X2QFN(16)封裝選項

二、關鍵參數詳解

1. 電氣特性

• ?輸入電壓范圍?：-0.5V至4V(絕對最大值)
• ?輸出電壓范圍?：-0.5V至4V(絕對最大值)
• ?導通電阻?：20mΩ(典型值@3.3V)
• ?輸出驅動能力?：
  • 源電流：最高240mA(3.6V時)
  • 灌電流：最高325mA(3.6V時)
• ?ESD保護?：
  • 人體模型(HBM)：±4000V
  • 充電器件模型(CDM)：±1000V

2. 接口特性

• ?I2C時鐘頻率?：
  • 標準模式：100kHz
  • 快速模式：400kHz
  • 快速模式Plus：1MHz
• ?地址配置?：通過A0/A1引腳支持4個設備地址
• ?中斷響應時間?：1μs(典型值)

三、寄存器系統詳解

TCAL9538包含豐富的寄存器配置系統，實現IO端口的靈活控制：

1. ?基本功能寄存器?：
   • 輸入端口寄存器(00h)：反映IO引腳實際電平
   • 輸出端口寄存器(01h)：控制輸出狀態
   • 極性反轉寄存器(02h)：反轉輸入信號極性
   • 配置寄存器(03h)：設置IO方向(輸入/輸出)
2. ?增強功能寄存器?：
   • 輸出驅動強度寄存器(40h/41h)：4級可調驅動能力
   • 輸入鎖存寄存器(42h)：鎖定輸入狀態變化
   • 上拉/下拉使能寄存器(43h)：啟用內部電阻
   • 上拉/下拉選擇寄存器(44h)：選擇上拉或下拉
   • 中斷屏蔽寄存器(45h)：控制中斷觸發條件
   • 中斷狀態寄存器(46h)：標識中斷源
   • 輸出端口配置寄存器(4Fh)：選擇推挽/開漏輸出

四、應用場景

1. ?工業控制系統?：
   • PLC數字IO擴展
   • 傳感器狀態監測
2. ?消費電子?：
   • 按鍵掃描矩陣
   • LED指示燈控制
3. ?網絡設備?：
   • 路由器狀態指示
   • 交換機控制信號擴展
4. ?汽車電子?：
   • 車身控制模塊
   • 座艙照明控制