請(qǐng)注意,為了便于說(shuō)明,我們省略了旁路電容器和上拉/下拉電阻器。首批三個(gè)電路都有一個(gè)異步數(shù)據(jù)傳輸模式,其使用兩條數(shù)據(jù)線(xiàn)路和一條控制線(xiàn)路,用于驅(qū)動(dòng)器/接收器激活。這樣,在節(jié)點(diǎn)控制器和標(biāo)準(zhǔn)兼容收發(fā)器芯片之間便只需一個(gè)三重隔離器了。圖 4 所示隔離式 I2C表示一種特殊情況,因?yàn)樗С謨H有幾英寸長(zhǎng)的短通信鏈路,因此不需要線(xiàn)路收發(fā)器。在一些多主機(jī)應(yīng)用中,兩個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)總線(xiàn)。為了防止信號(hào)轉(zhuǎn)回其源,我們使用一個(gè)雙向緩沖器來(lái)支持從R(x,y) 到 S(x,y) 的接收傳輸以及 S(x,y) 到 T(x,y) 的發(fā)送傳輸,而非R(x,y) 到 T(x,y) 的直接回環(huán)。幸運(yùn)的是,多主機(jī)設(shè)計(jì)只是少數(shù)情況,大多數(shù)都是單主機(jī)應(yīng)用。因此,我們可以極大地簡(jiǎn)化圖 4 所示電路。由于是單主機(jī),時(shí)鐘信號(hào) (SCL) 僅需單向傳輸,從而將時(shí)鐘隔離減少至一條通道。然后,用一個(gè)晶體二極管開(kāi)關(guān)代替雙向緩沖器,這樣隔離層(圖 5)每端將電路簡(jiǎn)化至我們的標(biāo)準(zhǔn)三重隔離器(圖 6)。
圖 5 利用晶體管開(kāi)關(guān)隔離發(fā)送和接收路徑
在待機(jī)模式下,隔離器輸入 A 和 C 通過(guò) R2 和 R4 被拉至高電平,推高輸出 B 和 D。另外,主和從數(shù)據(jù)線(xiàn)路(SDA1 和 SDA2)通過(guò) RPU1 和 RPU2 被拉至高電平。當(dāng)主機(jī)通過(guò)拉低 SDA1 開(kāi)始通信時(shí),Q1 發(fā)射極結(jié)點(diǎn)被正向偏置,而 Q1 將輸入 A 拉至低電平。輸出B 跟著變?yōu)榈碗娖?,并正向偏?D2。D2 拉低 SDA2。與此同時(shí),Q2 發(fā)射極結(jié)點(diǎn)被反向偏置,并且 Q2 保持高阻抗。開(kāi)關(guān)順序相同,僅在從數(shù)據(jù)線(xiàn)路響應(yīng)時(shí)反向。
圖 6 單主機(jī)應(yīng)用隔離式I2C總線(xiàn)接口
圖 6 顯示了最終的電路情況。至少使用 0.1Μf 電容器來(lái)對(duì)芯片電源進(jìn)行緩沖。通過(guò) 1k 到 10k電阻器,始終將激活輸入端連接至各個(gè)電源軌。這些電阻器可控制進(jìn)入電源線(xiàn)路的浪涌瞬態(tài)所引起的芯片突入電流。利用濾波器電容(此處為 220pF)來(lái)抑制敏感的 CMOS 輸入噪聲,是一種較好的模擬設(shè)計(jì)方法。沒(méi)有隔離電源,隔離設(shè)計(jì)便不完整。圖 7 顯示了一種低成本、隔離式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì),用于替代昂貴的集成 DC/DC 模塊。主副電源均可以在 3.3V 和 5V 之間變化。下列表格列出了三種電源組合的相應(yīng)組件。
圖 7 隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器
評(píng)論