SN65HVS885：工業(yè)自動(dòng)化的理想數(shù)字輸入序列化器

在工業(yè)和建筑自動(dòng)化領(lǐng)域，對(duì)于高通道密度數(shù)字輸入模塊的需求日益增長(zhǎng)。德州儀器（TI）的SN65HVS885作為一款八通道數(shù)字輸入序列化器，憑借其卓越的性能和豐富的特性，成為了這一領(lǐng)域的理想選擇。今天，我們就來深入探討一下SN65HVS885的特點(diǎn)、應(yīng)用及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

文件下載：sn65hvs885.pdf

一、SN65HVS885的關(guān)鍵特性

1. 強(qiáng)大的數(shù)字輸入能力

SN65HVS885具備八個(gè)數(shù)字傳感器輸入，可承受高達(dá)34V的高輸入電壓。其輸入電流可靈活限制在0.2mA至5.2mA之間，通過改變外部電阻$R{LIM}$的值，就能輕松調(diào)整電流限制，從而降低功耗。例如，當(dāng)我們需要將電流限制降低到2.5mA時(shí)，根據(jù)公式$R{LIM }=90 ~V / I{LIM }$，可計(jì)算出$R{LIM }$應(yīng)為36kΩ。

2. 靈活的去抖濾波功能

該器件采用了簡(jiǎn)單的模擬/數(shù)字濾波技術(shù)，能有效去除因觸點(diǎn)抖動(dòng)或其他機(jī)械效應(yīng)引起的意外信號(hào)轉(zhuǎn)換。通過控制輸入DB0和DB1的邏輯信號(hào)電平，可選擇0ms、1ms或3ms的去抖時(shí)間，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。在噪聲環(huán)境中，合理設(shè)置去抖時(shí)間能確保輸入信號(hào)的穩(wěn)定性。

3. 高效的串行輸出與級(jí)聯(lián)功能

SN65HVS885提供了串行移位的數(shù)字輸出，電壓范圍為0 - 5V，與SPI兼容，可方便地與標(biāo)準(zhǔn)微控制器接口。多個(gè)器件還可通過級(jí)聯(lián)方式連接，將串行輸出（SOP）連接到下一個(gè)器件的串行輸入（SIP），實(shí)現(xiàn)高通道數(shù)輸入模塊的設(shè)計(jì)，同時(shí)減少隔離通道和控制器輸入的需求。

4. 溫度保護(hù)機(jī)制

芯片內(nèi)置溫度傳感器，當(dāng)溫度超過150°C時(shí)，HOT輸出引腳將拉低，發(fā)出故障信號(hào)；若結(jié)溫繼續(xù)上升至170°C，所有器件輸出將進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)，確保設(shè)備的安全運(yùn)行。

二、應(yīng)用場(chǎng)景廣泛

1. 工業(yè)PC與數(shù)字I/O卡

在工業(yè)PC中，SN65HVS885可用于數(shù)字I/O卡，實(shí)現(xiàn)高通道數(shù)數(shù)字輸入的處理。其能夠承受高電壓輸入，為工業(yè)環(huán)境中的各種傳感器提供穩(wěn)定的接口。

2. 分散式I/O模塊

在分散式I/O模塊中，該器件的級(jí)聯(lián)功能可滿足大量輸入通道的需求，同時(shí)通過SPI接口與控制器進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效傳輸。

三、設(shè)計(jì)要點(diǎn)與建議

1. 電源供應(yīng)

SN65HVS885的推薦工作電壓范圍為4.5V至5.5V。為提高電源抗噪能力，應(yīng)在$V_{CC}$和地之間放置一個(gè)0.1μF或更大的電容。同時(shí)，可通過選擇合適的電流限制電阻來降低整體功耗。

2. 布局設(shè)計(jì)

• 在現(xiàn)場(chǎng)輸入和設(shè)備輸入引腳之間放置串聯(lián)MELF電阻，以限制輸入電流。
• 在現(xiàn)場(chǎng)輸入引腳附近放置約22nF的小電容，減少噪聲干擾。
• 在$V_{CC}$引腳附近盡可能靠近地放置一個(gè)0.1μF的電源緩沖電容。

3. 去抖時(shí)間設(shè)置

根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，通過DB0和DB1引腳的不同配置選擇合適的去抖時(shí)間。在噪聲環(huán)境中，建議將未使用的DB引腳外部連接到5V電源。

4. 溫度監(jiān)測(cè)

可將HOT引腳用作設(shè)備的健康指示器，通過連接綠色LED或連接到MCU觸發(fā)中斷，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備溫度。

四、典型應(yīng)用案例

以一個(gè)高電壓傳感應(yīng)用為例，我們將每個(gè)開關(guān)的輸入通過1.2kΩ MELF電阻連接到SN65HVS885的8個(gè)并行輸入（IP0 - IP7）。在每個(gè)輸入處連接22nF的小電容，提供信號(hào)噪聲保護(hù)。通過在$R_{LIM}$引腳和地之間添加一個(gè)24.9kΩ的電阻，將設(shè)備的電流限制設(shè)置為3.6mA。在RE0 - RE7引腳之間放置LED，以便外部觀察并行輸入的狀態(tài)。最后，通過數(shù)字隔離設(shè)備將SN65HVS885連接到主機(jī)控制器，實(shí)現(xiàn)外部接口的電氣隔離和通信。

五、總結(jié)

SN65HVS885憑借其高電壓輸入能力、靈活的去抖濾波、高效的串行輸出和級(jí)聯(lián)功能以及溫度保護(hù)機(jī)制，為工業(yè)和建筑自動(dòng)化領(lǐng)域的高通道密度數(shù)字輸入模塊設(shè)計(jì)提供了可靠的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體需求合理選擇參數(shù)和布局設(shè)計(jì)，以充分發(fā)揮該器件的性能。你在使用類似器件時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。