I3C加ESD二极管后出现NACK或HDR失败,先不要直接换成更低电容型号。故障需要按发生阶段拆开:地址和ACK/NACK涉及开漏及上拉管理,数据传输大量使用推挽,HDR又有自己的模式与能力协商。若所有阶段只看一张SDA波形,器件负载、上拉、布线支路和软件模式很容易混在一起。这是一套排查方案,不是客户案例。文中的记录表故意不填写“改善比例”或“通过次数”;没有目标板原始波形和重复测试数据,就不应编一个结果。
先回答一个问题:错误发生在哪一帧
NACK只是总线观察到的结果。它不能单独说明是ESD二极管电容过大,也不能证明目标器件没有响应。第一轮抓包要同时记录协议阶段、SCL/SDA波形、控制器错误状态和电源状态。
| 现象 | 优先观察的阶段 | 先排除什么 |
|---|---|---|
| 动态地址分配失败 | 广播地址、仲裁、目标器件响应 | 上拉管理、未上电目标、地址冲突、SDA低电平能力 |
| 地址后偶发NACK | 地址头第9位及总线交接 | ACK窗口、SDA释放时刻、上拉与漏电 |
| SDR正常,HDR失败 | 模式进入、能力查询、HDR数据段 | 控制器与目标能力、边沿、反射、支路寄生 |
| 运行一段时间后卡住 | 最后正常帧、错误恢复和目标复位 | 电源、复位、IBI处理、总线恢复流程 |
MIPI官方FAQ给出的SDR基础原始速率为12.5 Mbps,在12.5 MHz下实际数据率约11 Mbps;HDR模式最高原始速率为33.3 Mbps,实际约30 Mbps。不同模式对同一保护支路的敏感位置不同。SDR能通信,不能证明HDR数据段还有足够余量。
原板、加器件板必须共用一张测试条件表
故障排查最怕两块板“看起来一样”,实际上固件、目标器件或探头位置已经变了。动烙铁前,先固定下表。
| 记录项 | 基线A | 加保护B | 恢复A |
|---|---|---|---|
| PCB版本与器件完整料号 | 待填写 | 待填写 | 待填写 |
| 控制器、目标器件及数量 | 待填写 | 待填写 | 待填写 |
| 固件版本与I3C模式 | 待填写 | 待填写 | 待填写 |
| VDDIO与上拉配置 | 待填写 | 待填写 | 待填写 |
| 总线长度、FPC或连接器 | 待填写 | 待填写 | 待填写 |
| 示波器带宽、探头与测点 | 待填写 | 待填写 | 待填写 |
| 循环次数、NACK次数与位置 | 待填写 | 待填写 | 待填写 |
恢复A不是多余步骤。如果恢复后基线也变差,差异可能来自焊盘损伤、焊剂残留、探头负载、线缆移动或温度,而不是器件本身。
地址和ACK/NACK阶段,先看SDA释放与上拉
I3C的SCL由活动控制器推挽驱动。SDA在数据传输时大量使用推挽,但动态地址分配仲裁、地址头以及ACK/NACK等活动会用到开漏状态和上拉。控制器还可能动态管理上拉或High-Keeper。
如果错误集中在地址后第9位,建议把示波器触发放在NACK帧附近,比较以下信号:
- 控制器何时停止主动驱动SDA;
- 目标器件何时把SDA拉低;
- SDA从低到高的斜率和稳定高电平;
- 同一时刻VDDIO有没有跌落或振铃;
- 新增ESD器件是否跨在正确参考地上,板面是否有污染漏电。
调小或调大上拉值只能作为受控实验。上拉过弱会拖慢开漏阶段,上拉过强会增加目标器件拉低时的电流。I3C控制器若使用内部或动态上拉,外部电阻的作用也不能照搬I²C经验。修改前先读控制器和目标器件手册。
SDR正常而HDR失败,转去看边沿和支路
HDR失败时,把协议错误和模拟波形对到同一时间轴。重点不是追求“边沿越快越好”,而是确认接收端看到的电平、建立保持关系以及振铃是否仍在器件允许范围内。
保护器件带来的影响包括硅结电容、封装寄生、焊盘、电流回流过孔和T形支路。更换为较低Cj器件后如果布局不变,可能有改善,也可能几乎没有变化。判断要落到同一测点和相同测试条件。
按下面的顺序改动,证据更清楚:
- 保留器件,缩短支路并调整回流过孔;
- 保留布局,仅更换经电压窗口筛选后的候选器件;
- 保留器件与布局,改变目标模式或时钟,找出失效边界;
- 每次只改一个变量,随后恢复原配置复测。
如果同时换器件、改上拉、降时钟并更新固件,即使故障消失,也不能知道哪项改动有效。
ESD二极管的参数怎样进入排查记录
ESD器件至少记录VRWM、VBR、VC与对应IPP、Cj测试条件、极性、封装和完整料号。I3C的工作电压由系统VDDIO决定,不存在一颗对所有I3C总线通用的型号。
低电容只解决信号负载的一部分。VRWM太低会影响正常电平或漏电,VC过高又可能保护不了后级;器件距离入口过远,放电电流还会先经过敏感区域。整改时需要同时画出信号路径和ESD电流回路。
什么时候可以把问题归到保护支路
只有在A/B/A结果可重复、其他条件固定,并且故障随保护支路的单一变化出现和消失时,才能说保护支路与问题存在因果关系。若只是B板失败而A板成功,结论还不够,因为两块板可能存在装配和器差。
更稳妥的发布结论应写明:测试的PCB版本、总线模式、设备数量、循环次数、器件完整料号、测点,以及修改前后错误计数。缺少这些字段,就把内容保留为排查记录,不写成“某型号解决I3C NACK”的成功案例。
原创 作者:ASIM阿赛姆技术团队 | 发布机构:深圳市阿赛姆电子有限公司
发布日期:2026-09-17
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本文链接:https://asim-emc.com/i3c-esd-diode-nack-hdr-troubleshooting.html

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