通用串行總線(USB)電纜隔離器電路
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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保護選項，必須加以確定。外設(shè)以三種速度之一運行：低速(1.5 Mbps)、全速(12 Mbps)和高速(480 Mbps)。ADuM4160不支持高速運行，會阻止用于協(xié)商該速度的握手信號。高速模式以全速配置開始，外設(shè)通過一個稱為高速線性調(diào)頻的過程請求高速支持。ADuM4160忽略該高速調(diào)頻；因此，高速運行請求永遠(yuǎn)不會傳遞給主機，外設(shè)自動繼續(xù)以全速運行。本應(yīng)用電路包括一個開關(guān)和一個單通道隔離器，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。如果單速運行完全滿足需要，則此功能為可選項。
VBUSx引腳提供電源。3.3 V信號電壓由內(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還提供一個選項，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，就會用到上游上拉電阻。
本電路還使用了保護器件。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)計人員應(yīng)當(dāng)仔細(xì)考慮保護器件選擇，包括不需要外部保護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。
當(dāng)電路工作時，會進行包檢測，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)分別以時域數(shù)據(jù)和眼圖形式展示了典型的全速處理情況。在實時數(shù)據(jù)中，需要注意的特點是包開始時為無源空閑狀態(tài)，它會轉(zhuǎn)換為受驅(qū)J狀態(tài)，還有處理結(jié)束時的包末尾顯示為單端0狀態(tài)，其后是空閑J狀態(tài)。正是這種自動控制流和這些特殊邏輯狀態(tài)的處理，才使ADuM4160芯片得以實現(xiàn)，并且是市場上獨一無二的。
該電纜設(shè)計與上游數(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方式切換。該設(shè)計依賴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顯示一個測試數(shù)據(jù)包從ADuM4160上游端口傳輸?shù)街鳈C。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，它是一個單端0，其后是一個受驅(qū)J狀態(tài)，再轉(zhuǎn)換為空閑J狀態(tài)。
上游全速信號質(zhì)量測試參考文件—USB 2.0規(guī)范第7.1.11節(jié)、第7.1.2.1節(jié)。上游全速上升時間測試參考文件—USB 2.0規(guī)范第7.1.11節(jié)、第7.1.2.2節(jié)。上游全速下降時間測試參考文件—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。針對低速評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)動的全速測試包流量
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圖4. 顯示禁入?yún)^(qū)域的全速眼圖
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