iCoupler數(shù)字隔離器保護工業(yè)、儀器和計算機應用中的RS-232、RS-484和CAN總線(05-100)

　　因為iCoupler產(chǎn)品的目的是將輸入和輸出隔離開,所以變壓器初級端的電路和次級端的電路必須封裝在分開的芯片中。變壓器本身可以置于上述任何一顆芯片中——或者第三顆芯片中。整個芯片組被組裝在一個標準的塑料封裝中,類似多種半導體器件所采用的封裝。

　　iCoupler器件的一個新特點是其發(fā)送通道和接收通道結(jié)合在同一封裝中的能力。因為iCoupler變壓器本質(zhì)上是雙向的,所以只要變壓器的兩端有適當?shù)碾娐?信號就可以從任何一個方向通過。按照這種方法,就可以提供具有各種發(fā)送通道或接收通道配置的多通道隔離器。

　　串行通信總線

　　RS-232(EIA232)和RS-485(EIA/TIA485)規(guī)約只規(guī)定了物理層,從而信號協(xié)議允許由用戶來定義,或者按照規(guī)定在物理層使用它們的其它標準來定義。另外,CAN總線規(guī)定了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。

　　RS-232總線：RS-232總線標準是最常見的串行通信總線標準之一。它目前仍廣泛用作系統(tǒng)間的通信鏈路,其簡易、靈活性以及長期的成功使用決定了它的繼續(xù)流行。它適合于點對點通信,采用兩根具有接地參考信號的專用非平衡的單端線可提供全雙工通信。

　　RS-232的數(shù)據(jù)速率限制在20 kbps,或者在低電壓偏差條件下可以到64 kbps。最大實際電纜長度限于大約16 m,最大容性負栽為2500 pF,負栽阻抗為3 kΩ~7 kΩ。RS-232規(guī)定了邏輯1(正邏輯)的驅(qū)動器輸出電平為-5 V~-15 V,對于邏輯0(負邏輯)則為+5 V~+15 V——對于邏輯1的接收器輸入電平為-5 V~-15 V,對于邏輯0則為+5 V~+15 V。收到有效的信號電平。

　　RS-232規(guī)約規(guī)定了具有20根信號線的25針D形連接器的引腳排列,但是更常見的是具有8根信號線的9針D形連接器,如圖3所示。每個方向都有一根線用于數(shù)據(jù)傳輸,其余的線用于通信協(xié)議。在最簡單的情況下,實現(xiàn)RS-232總線僅使用其中三根線：Tx(發(fā)送數(shù)據(jù)),Rx(接收數(shù)據(jù))和GND(地線)。

　　圖3 8信號線RS-232網(wǎng)絡配置

　　RS-232通常用于連接多個系統(tǒng),所以各系統(tǒng)和總線之間的隔離是至關(guān)重要的。數(shù)字隔離器不支持RS-232標準,所以它們不能用在收發(fā)器和電纜之間,而只能用在收發(fā)器和本地系統(tǒng)之間。收發(fā)器的系統(tǒng)端通常連接到通用異步收發(fā)器(UART)或者處理器,采用0～3 V或者0～5 V的邏輯電平。因為iCoupler隔離器的輸入和輸出電路彼此是電隔離的,所以將其置于UART和收發(fā)器之間,作為隔離系統(tǒng)和電纜的一種簡單方法。為了完成這種隔離,通常用一種帶隔離的DC/DC變換器給該隔離器和收發(fā)器供電。ADuM1402 iCoupler數(shù)字隔離器、ADM232L RS-232收發(fā)器和帶隔離的電源的組合用法,如圖3所示,避免了接地環(huán)路問題并且提供了有效的保護以防止浪涌破壞。

　　RS-485總線：規(guī)定RS-485標準用來驅(qū)動多達32對驅(qū)動器和接收器。其通用性和驅(qū)動長4000 m電纜的能力使得它常用于各種應用,尤其是遠距離的系統(tǒng)之間互連。小型計算機系統(tǒng)接口(SCSI)和PROFIBUS協(xié)議都采用RS-485標準用于通信。