强大的 I2C 缓冲器可将两侧的 I/O 驱动至标称接地或“零偏移”逻辑电平，从而消除引入较大总线系统某一部分的噪声。干净的 I2C 信号的“再生”使得能够通过使用此类缓冲器或多路复用器将相对较短的总线部分（每个部分不到 20 米）组合在一起来构建较长的 I2C 总线。
传统的双绞线通信
电缆及其方便的连接器和“模块化”I2C 系统方法使大型系统组装变得容易。只需使用正常的 I2C 软件寻址即可单独选择每个分接点或节点以与主站进行双向数据通信。作为一个例子，描述了一个用于控制 LED 照明显示器的系统，建议使用 48V 的“超低压”配电，使用控制信号，可以经济地提供 LED 电源和 I2C 控制系统。电缆或类似的低成本布线，其方式类似于“以太网供电”系统中使用的方式。这种方法的简单性和灵活性使其成为 RS-485 或 CAN 总线等其他控制系统的替代方案。
介绍
成本极低的通信硬件（例如 Cat5e 或带有模块化连接器的类似多对电缆）的广泛可用性，使得将 I2C 总线扩展到其传统应用之外（作为内部总线）成为具有竞争力和吸引力的 LAN 具有吸引力。还使用“以太网供电”概念。
典型应用可以包括直接互连设备中已存在的“本地”I2C 总线，而无需增加将 I2C 协议转换为另一种数据格式并再次转换回来的复杂性。I2C 信令可以替代 RS-485 或类似的信令系统和硬件。
讨论
双绞线电缆适用于具有 100 Ω 终端的平衡信号应用，而 I2C 使用不平衡、接地参考信号，对可用驱动和终端有限制。本应用笔记的目的是提出一种安排，允许使用这些低成本电缆，同时仍允许数据速率接近 1 Mbit/s。
PCA9605 的 30 mA 静态灌电流能力使其能够吸收驱动 5 V 信号所需的电流，并在节点之间至少 20 米的长度上保持合理的噪声容限。
只需要两对电缆，SDA 和 SCL 各一对，因此连接其余两对以降低接地和
电源线阻抗。波形得到改善，并且可以提供更多电流通过电缆为其他电路供电。
为了限度地提高导体直径/电阻不同的电缆上的信号完整性（噪声容限），建议将电缆长度限制为 20 米，但这非常保守，不应视为可驱动的典型长度。也许这个限制远远超过 100 米。系统限制可能是由其他因素决定的，例如电缆芯中的配电损耗。每个芯线在 20 m 内的电阻约为 1.8 Ω。
图 1 显示了 SCL 和 SDA 的典型信号传输布置。从设备也可以直接连接在每个缓冲器的电缆侧。具有 30 mA 驱动能力的从机可以直接连接，但驱动能力较小的从机需要缓冲其 SDA 信号，如图 5 所示。
图 1 使用 PCA9605 驱动双绞线电缆
技术细节
当特性阻抗为 100 Ω 的电缆从源驱动或端接到非 100 Ω 的负载时，电缆输出信号将会失真。例如，如果 SCL 电缆从 PCA9605 中 FET
开关的相对较低阻抗（几欧姆）驱动到地，而电缆仅由 300 Ω 上拉电阻端接，如图 1 所示，则接收到的低信号如图 2 所示，会在 0 V 以下摆动至 ?2.5 V 左右的水平，然后交替正/负，然后稳定在 0 V 附近的终静态低电平。
通过双绞线驱动 I2C 总线信号
图2 电缆输入驱动和输出
虽然驱动电缆的次尝试涉及使用接近特性阻抗的电缆端子作为避免这种过冲和振铃的方法，但发现增加的驱动电流水平会导致一个信号与另一个信号之间的交叉耦合更大。另一种方法是在电缆的任何“接收”端使用如图 1 所示的肖特基
二极管钳位器，以限度地减少接收 IC 上的负电压。图3 显示了当接收端被结型二极管（例如IN4148）钳位时，相同300 Ω 端接的理论输出。第 9 节“附录 1：计算总线延迟并使用图形方法预测传输线信号”详细介绍了用于预测这些电缆波形的图形方法。
