2019年高速PCB设计指南7.doc(7)

崗速PCB设计指南

和接收端外的地或基准电平之差值可以高达几千伏，并且防止了可能损害信号的不同地电位之间的环路电流。信号地的噪声可使信号受损。隔离可将信号分离到一个干净的信号子系统地。在另一种应用中，基准电平之间的电连接可产生一个对于操作人员或病人不安全的电流通路。信号的性质可以为电路设il•人员指明系统可考虎的那些正确的IC。

第一类隔离器件依赖于无发送器和接收器来跨越隔离屏障。这种器件曾用于数字信号, 但线性化问题迪使模拟信号隔离采用变压器，用调制载波使模拟信号跨越这个屏障。变压器怎么说总是难弄的，而且通常不可能制成IC.所以想出了用电容器电路来耦合调制信号以跨越屏障。作用在隔离屏障上的高转换率瞬态电压可做为单电容屏障器件的信号，所以已开发出双电容差分电路以使误差最小。现在电容屏障技术已应用在数字和模拟隔离器件中。

1、隔离串行数据流

隔离数字信号有很大选择范围。假若数摇流是位串行的，则选择方案范用从简单光耦合器到隔离收发器ICo主要设讣考虑包括：

•所需的数据速率

•系统隔离端的电源要求

•数据通逍是否必须为双向

基于LED的光耦合器是用于隔离设计问题的第一种技术。现在有几件基于LED IC可用，其数据速率为10Mbps及以上。一个重要的设计考虑是LED光输出随时间减小。所以在早期必须为LED提供过S电流，以使随时间推移仍能提供定够的输出光强。因为在隔离端可能提供电很有限，所以需要提供过量电流是一个严重的问题。因为LED需要的驱动电流可以大于从简单逻辑输出级可获得的电流，所以往往需要特殊的驱动电路。

对于高速应用和在逻辑信号控制下使数据流反向转送的情况，可用Burr-Brown公司的ISO 150数字耦合器。图］示出ISO 150的双向应用电路。通逍1控制通道2的传送方向，并配置为从A端传送到B瑞。加到D1A引脚的信号确定信号的流向。送到B端的高电平把通道2的那一端置为接收模式。而加到通逍2A端Mode引脚的低电平则把通逍置成发送模式。方向信号的状态在隔离屏障的两边都有。此电路可工作在80MHz的数据率下。

位串行通信的第二种变形是正在发展中的差分总线系统装置。这些系统由RS-422.

RS-485和CANbus标准描述。某些系统很幸运地具有公共地，而很多系统具有不同电位的结点。当两结点相隔一左距离时，情况就更是如此。Burr-Brown公司的ISO422是设讣成用于可有这些应用的集成全双工隔离收发器。此收发器可配制为半双工和全双工（见图2）。

传输率可达2.5MbpsO此器件甚至还包含了环路（Loopback）测试功能，所以每个结点都可执行自测试功能。在此模式期间，总线上的数据被忽略。

2、隔离并行数据总线系统

并行数字数据总线的隔离将增加三个更主要的设计参量：

•总线的位宽度

•容许的偏移度

•时钟速度要求

用一排光耦合器可完成这种任务，但支持电路可能很庞杂。光耦合器之间的传播时间失配将导致数据偏移，从而引起在接收端的数据误差。为使这种问题减至最小，ISO5（）8隔离数字耦合器（图3）支持在输入和输出端的双缓冲数据缓存。这种配置将以2MBps的速率传输数据。

ISO508有两种工作模式。当CONT引脚被置成低态时，在LE1信号的控制下，数据以同步模式被传送穿越屏障。在LE1高态时，数据从输入引脚传送到输入锁存。当LE1变低态时，数据字节开始传输穿越屏障。在此时间，输入引脚可用于下一代数据字节。在此模式下，可传送的数据率可达2MBps»