IEEE 1451.4混合模式接口(MMI)智能變送器數(shù)字驅(qū)動電

　　圖3增加了另一條線，構(gòu)成4線電壓供電傳感器，共用返回線(通常為接地通路)或屏蔽線。傳感器和TEDS存儲器具有獨立的電源，可同時工作。依然需要選擇模擬和數(shù)字模式的開關(guān)，以便在使用傳感器時禁用數(shù)字功能。這有助于降低共用回路壓降引起的模擬信號和數(shù)字TEDS數(shù)據(jù)之間的相互干擾噪聲。這種配置下并不需要二極管和Rt。電阻可以省略，二極管可用短路線代替。

　　圖3. IEEE 1451.4 Class 1 MMI，共用返回線。

　　TEDS存儲器

　　DS2430A 256位1-Wire EEPROM是典型的TEDS存儲芯片。由于該芯片沒有VCC引腳(即采用寄生供電)，只需要兩個引腳：IO和GND。IEEE標(biāo)準(zhǔn)第8.1.2章的方框圖未提及這些引腳名稱，而是用“+”表示IO，“-”表示GND。圖4所示為IEEE 1451.4兼容傳感器的數(shù)字部分，采用實際型號和引腳名稱。標(biāo)準(zhǔn)(第8.5章，家族碼)未對TEDS存儲器規(guī)定專用的家族碼。因此，允許使用DS2430A之外的2引腳1-Wire存儲器芯片。通用二極管1N4148可用肖特基二極管代替，其正向偏壓大約為0.3V。Rt電阻值不是特別關(guān)鍵，電路采用100kΩ測試。

　　圖4. Class 1傳感器，TEDS工作原理。

　　構(gòu)建Class 1 MMI數(shù)字驅(qū)動器電路

　　1-Wire器件工作信號電平在空閑狀態(tài)為3V至5V (上拉電壓)，有效狀態(tài)為0V。該電壓是IO端(正端)與GND端(負端)之間的電壓。Class 1 MMI將IO引腳連接至0V，并調(diào)制存儲器芯片GND引腳的負壓(圖5)。與標(biāo)稱1-Wire信號電平相比，MMI信號反相，向負向平移5V。

　　圖5. 標(biāo)稱1-Wire與Class 1 MMI信號電平

　　存儲器芯片不能辨別、也不關(guān)心其端子電壓如何產(chǎn)生。應(yīng)答時，只是在其端口按規(guī)定的時間作用一個短路信號?！俺Ｒ?guī)狀況”下，這種短路信號在IO口觀測到只是一個接近0V的電壓。對于Class 1 MMI，短路造成數(shù)字通信線上的電壓從-5V (空閑)升高至二極管壓降-VF (-0.7V)。

　　MMI驅(qū)動器說明

　　圖6所示為MMI驅(qū)動器電路。電路由正向通路(頂部，主控至傳感器，寫)和返回通路(底部，傳感器至主控，讀)組成。IEEE 1451.4兼容傳感器通過模擬/數(shù)字開關(guān)連接至TP4。返回通路連接至驅(qū)動器的0V (GND)。TP2和TP6處的信號電平對應(yīng)于標(biāo)稱1-Wire電平(空閑狀態(tài)為5V，有效信號電平為0V)。V+對應(yīng)于微控制器的工作電壓，范圍為3V至5V。TP2連接至微控制器的開漏輸出(寫)，TP6連接至一個輸入端口。

　　圖6. 帶有傳感器的Class 1 MMI數(shù)字驅(qū)動器

連接雙向1-Wire主控器件

　　連接雙向主控器件需要圖7所示附加電路。由于電平轉(zhuǎn)換部分的上升和下降沿傳輸延時不同，當(dāng)工作電壓太高時，采用雙向1-Wire主控器件的MMI驅(qū)動器可能不穩(wěn)定。考慮到這一原因，正電源需要限制在大約3.3V。因此，雙向主控器件必須為3V供電器件，例如DS2482。使用5V雙向主控器件(例如DS2480B)，會導(dǎo)致模擬開關(guān)的COM和NO電壓超過V+電平，不符合所要求的工作條件。