I2Cのクロック信号を見たところノイズのようなものがある

マスターから約1mの距離にスレーブが2つあります。
2つのスレーブは反対の場所にあるため、スレーブからマスターへの距離は1mですが、スレーブからスレーブへの距離は2mあります。

i2cdetect -y 1
のコマンドを実行したところ、2つのスレーブの存在が確認できませんでした。
そこで手元のオシロスコープでクロック線の信号を確認したところ、添付画像のような波形が得られました。

スレーブの存在が確認できなかったのは、1V〜2Vのところで振動しているせいでLowと判別できなかったことにあると思うのですが、
なぜこのような現象が起きるのでしょうか。

またこの現象は距離を縮めるorチャンネルを分けて個別に通信するようにする以外に解決方法はあるのでしょうか。

プルアップ抵抗は2kΩにしています。

ご存知の方がいらっしゃいましたら、ご回答のほと、何卒よろしくお願いいたします。

質問者からの補足コメント

• ダンピング抵抗は伝送路のインピーダンスを調整し、信号の反射を抑えることで、スイッチングノイズ等を抑えるものだと理解していたのですが、間違っていましたでしょうか。
  どれだけ考えてもどこが違うのかが分からず、ご教示頂けますと幸いです。

  No.4の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2024/04/26 11:22

No.2 ベストアンサー 回答者： Georgia.Rain. 回答日時： 2024/04/25 15:53

マスターから2分岐して2個のスレーブに繋がってる、つまり

[Slave] ← 1m ー [Master] ー 1m → [Slave]
という事でしょうか。
ならばスレーブからスレーブへの信号反射じゃないですかね。I2Cに限らず双方向バスはマスターを始点として各スレーブへ一筆書きのように結線すべきかと思いますが。

この回答へのお礼

おっしゃる通りになっております。

信号反射というものがあるんですね。
最近電子回路を始めたので、そのようなものを知りませんでした。
教えていただき、ありがとうございます。

一筆書き結線となると、経路長は3mになりますね。。
立ち上がり時間がどうなるか分かりませんが、一筆書き結線にしてみようと思います。

お礼日時：2024/04/25 16:27

No.9 回答者： kanta2006 回答日時： 2024/04/26 23:29

ノイズと言うよりも、私には添付の赤線で示したような、別の波形と衝突したような波形に見えます。

どこかの寄生ダイオードから回り込んでるとか、どこかショートしているとか、GND端子が正しくつながっていなくて、別の信号ラインからの回り込み電流でかろうじて動いているとか、何かおかしなところがありそうな気がします。

特に、私が緑の矢印で示した、肩の部分の挙動が、空中を飛んでくる誘導ノイズとかでは発生しそうにない雰囲気があります。
右側矢印の所がスパッと落ちているのは、特にそんな気がします。

私の見当違いかもしれませんが、この赤線の様なタイミングで動作している、他の信号が近くにないか？、それにショートしたりしてないか？、この辺がヒントになるかもしれません。

この回答へのお礼

データ線(SDA)が赤線のようなタイミングで動作する事がありますが、ショートしていた場合はHighレベルで3.3Vになるはずですので、ショートはしていないと思われます。

双方向通信にも関わらず、分岐配線をしてしまって居たために、このようなことになってしまったと思われます。
一筆書き配線にしたらこのような事は無くなりました。

お礼日時：2024/04/27 18:21

No.8 回答者： m-jiro 回答日時： 2024/04/26 22:08

何度測っても同じような波形になりますか？

送信側で測っても受信側で測っても同じ波形になりますか？
GND配線が接触不良では？　念のため確認してみてください。
clock線、data線、GND線の3本を撚り合わせたものを使えば問題は生じないと思います。

通信速度が100Kbps、伝送距離が1mほどなら伝送ケーブルの反射の心配は不要です。もっともっと高速の信号とか、伝送距離が長い時には考慮してください。一般にツイストペアケーブルの特性インピーダンスは100Ω程度なので終端抵抗も100Ω程度にします。
ケーブル反射とスイッチングノイズは別の現象です。

この回答へのお礼

双方向通信にもかかわらず、マルチプレクサを利用せずに分岐配線していたために反射してしまっていたようです。
一筆書き配線にしたら反射しなくなりました。

お礼日時：2024/04/27 18:17

No.7 回答者： angkor_h 回答日時： 2024/04/26 14:59

No.4です。

> ダンピング抵抗は…
一般的には、共振回路のQを抑えて回路の安定化を図る、
と言う利用になります。

ご質問の、中位レベルの振動が、発振現象であれば、
寄生共振回路によるものとなるので、
そのQを下げる用途の抵抗と言う事であれば、
ダンピング抵抗と言えなくもないですが、
そもそも発振自体が要求された機能ではないので、
不適当な用途名になります。

> インピーダンスを調整し、信号の反射を抑えることで、
インピーダンスの整合を取るのが終端抵抗です。
整合が取れれば反射が無くなります。

> スイッチングノイズ等を抑える
発生や伝搬を抑える場合はLやCやシールドなどで、
混入(回り込み)を抑える場合も同様のほか、
接地周りの工夫などが利用されます。

この回答へのお礼

詳しくご教示いただきありがとうございます。
意味が違うということが理解出来ました。
確かにダンピング抵抗では名前が不適当でした。

また他の2点についてもありがとうございます。
不正確であった理解が整理されました。

お礼日時：2024/04/26 18:00

No.6 回答者： tknakamuri 回答日時： 2024/04/26 07:36

I2Cの仕様書です。

バス設計に関しても解説が有ります。信号伝送を安定させるため、適切な値のプルアップ抵抗、シリーズ抵抗が必要です。

https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j …

この回答へのお礼

ありがとうございます。
こちらの仕様書を読み込ませていただきます。

お礼日時：2024/04/26 11:17

No.5 回答者： Wabu_478 回答日時： 2024/04/25 18:56

クロックラインがどこかの信号線とショートしてるのだと思います。

この回答へのお礼

確認しましたが、クロック線はクロック線とプルアップ抵抗しか接続されていませんでした

お礼日時：2024/04/26 11:17

No.4 回答者： angkor_h 回答日時： 2024/04/25 18:19

No.3です。

> ダンピング抵抗というものですね。
意味が違います。
伝送路のインピーダンスの適正化、電圧伝送の適正化、
これが目的の終端抵抗、と言うべきでしょう。

No.3 回答者： angkor_h 回答日時： 2024/04/25 16:06

この信号伝達は、＋、0、-の3値伝送だと思います。

0伝送時のレベル(電圧値)が不安定なのでしょう。
送端と受端を適当な(整合のとれた)抵抗値で終端してください。

この回答へのお礼

ダンピング抵抗というものですね。
教えていただきありがとうございます。
手元に適切な抵抗がありませんので、時間がかかりますが試してみようと思います。

お礼日時：2024/04/25 16:37

No.1 回答者： ogi_3 回答日時： 2024/04/25 15:52

「ノイズのようなもの」では無くて、「ノイズ」じゃないの？

この回答へのお礼

反射ノイズというものらしいですね。
私は初めて知りました。

お礼日時：2024/04/25 16:28