通用串行總線(USB)電纜隔離器電路
加入技術(shù)交流群
通用串行總線(USB)電纜隔離器電路 (CN0159)
圖2. 隔離電纜盒
ADuM4160隔離電纜應(yīng)用具有多種電源、總線速度和ESD/EOS保護(hù)選項(xiàng)，必須加以確定。外設(shè)以三種速度之一運(yùn)行：低速(1.5 Mbps)、全速(12 Mbps)和高速(480 Mbps)。ADuM4160不支持高速運(yùn)行，會(huì)阻止用于協(xié)商該速度的握手信號(hào)。高速模式以全速配置開始，外設(shè)通過一個(gè)稱為高速線性調(diào)頻的過程請(qǐng)求高速支持。ADuM4160忽略該高速調(diào)頻；因此，高速運(yùn)行請(qǐng)求永遠(yuǎn)不會(huì)傳遞給主機(jī)，外設(shè)自動(dòng)繼續(xù)以全速運(yùn)行。本應(yīng)用電路包括一個(gè)開關(guān)和一個(gè)單通道隔離器，允許用戶通過設(shè)置SPU和SPD引腳來選擇電纜速度：全速或低速。如果單速運(yùn)行完全滿足需要，則此功能為可選項(xiàng)。
VBUSx引腳提供電源。3.3 V信號(hào)電壓由內(nèi)部3.3 V調(diào)節(jié)器在VDDx引腳產(chǎn)生。ADuM4160支持其它電源配置，相關(guān)內(nèi)容詳見其它電路筆記。在圖1所示的電路中，ADuM4160的上游側(cè)和下游側(cè)均被設(shè)置為從VBUSx線路和內(nèi)部調(diào)節(jié)器獲得電源。
ADuM4160還提供一個(gè)選項(xiàng)，可以在外設(shè)控制下延遲應(yīng)用上游上拉電阻。此功能由PIN輸入控制。在本應(yīng)用中，PIN輸入短路至高電平，因此，只要施加外設(shè)電源，就會(huì)用到上游上拉電阻。
本電路還使用了保護(hù)器件。這些器件選自那些提供各種不同器件的制造商，所選的特定器件允許用0 Ω短路電阻予以代替，以便將其從電路中移除。設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)仔細(xì)考慮保護(hù)器件選擇，包括不需要外部保護(hù)到需要全套瞬變抑制器和濾波器元件的各種情況。本應(yīng)用電路所包括的元件顯示了可以使用何種類型的保護(hù)。
當(dāng)電路工作時(shí)，會(huì)進(jìn)行包檢測(cè)，并將數(shù)據(jù)從隔離的一側(cè)傳送到另一側(cè)。圖3和圖4所示的數(shù)據(jù)分別以時(shí)域數(shù)據(jù)和眼圖形式展示了典型的全速處理情況。在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中，需要注意的特點(diǎn)是包開始時(shí)為無源空閑狀態(tài)，它會(huì)轉(zhuǎn)換為受驅(qū)J狀態(tài)，還有處理結(jié)束時(shí)的包末尾顯示為單端0狀態(tài)，其后是空閑J狀態(tài)。正是這種自動(dòng)控制流和這些特殊邏輯狀態(tài)的處理，才使ADuM4160芯片得以實(shí)現(xiàn)，并且是市場(chǎng)上獨(dú)一無二的。
該電纜設(shè)計(jì)與上游數(shù)據(jù)連接完全隔離，可承受最高達(dá)2.5 kV的瞬變電壓。未來的isoPower®模塊將支持最高5 kV醫(yī)用級(jí)電纜隔離。下游端口由上游VBUS1線路供電，應(yīng)用電路可用的電源限制在500 mA (5 V)，這是標(biāo)準(zhǔn)USB端口的最大可用功率，足以運(yùn)行帶100 mA外部負(fù)載的ADuM5000。低速、全速和高速外設(shè)可以連接到下游端口，但電纜的全速和低速模式必須采用手動(dòng)方式切換。該設(shè)計(jì)依賴ADuM5000的內(nèi)部短路電路來保證安全。
圖3和圖4所示數(shù)據(jù)是在USB-IF認(rèn)證過程中產(chǎn)生的。圖3顯示一個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)包從ADuM4160上游端口傳輸?shù)街鳈C(jī)。需要注意的是前置空閑狀態(tài)，其中無源電阻網(wǎng)絡(luò)保持空閑J狀態(tài)。包的中心是J和K的混合狀態(tài)。包的右側(cè)是EOP（包結(jié)束）標(biāo)志，它是一個(gè)單端0，其后是一個(gè)受驅(qū)J狀態(tài)，再轉(zhuǎn)換為空閑J狀態(tài)。
上游全速信號(hào)質(zhì)量測(cè)試參考文件—USB 2.0規(guī)范第7.1.11節(jié)、第7.1.2.1節(jié)。上游全速上升時(shí)間測(cè)試參考文件—USB 2.0規(guī)范第7.1.11節(jié)、第7.1.2.2節(jié)。上游全速下降時(shí)間測(cè)試參考文件—USB 2.0規(guī)范第7.1.11節(jié)、第7.1.2.2節(jié)。
圖3為全速眼圖，顯示ADuM4160能夠提供充分張開的眼圖，遠(yuǎn)離禁入?yún)^(qū)域。針對(duì)低速評(píng)估也獲得了類似的數(shù)據(jù)。
通用串行總線(USB)電纜隔離器電路 (CN0159)
圖3. ADuM4160上游端口驅(qū)動(dòng)的全速測(cè)試包流量
通用串行總線(USB)電纜隔離器電路 (CN0159)
圖4. 顯示禁入?yún)^(qū)域的全速眼圖
評(píng)論