Układ ISO7221A jest galwanicznym separatorem rozdzielającym wejścia od wyjść dwóch linii cyfrowych, po jednej w każdym kierunku. Dzięki temu przepięcia i zakłócenia indukowane na liniach przesyłowych nie są podawane na wrażliwe układy wejściowe współpracujące z takimi liniami. Dodatkowo układ ISO7221A polepsza jakość sygnału, eliminując część zakłóceń i szumów.

Na rysunku 1 pokazano schemat wewnętrzny układu ISO7221x oraz funkcje poszczególnych wyprowadzeń. Na rysunku 2 widać schemat wewnętrzny przybliżający zasadę działania układu ISO7221.
Wejścia i wyjścia dwóch niezależnych kanałów A i B znajdują się po przeciwnych stronach obudowy. Jedno z napięć zasilania Vcc1 zasila obwody wyjściowe kanału A i obwody wejściowe kanału B. Drugie napięcie Vcc2 służy do zasilania obwodów wejściowych kanału A i wyjściowych kanału B. Wewnętrzna bariera rozdziela elektrycznie obwody wejściowe od wyjściowych obydwu kanałów. Przesyłanie sygnałów odbywa się na zasadzie sprzężenia pojemnościowego pomiędzy obwodami wejściowymi i wyjściowymi. Zastosowanie dodatkowego mechanizmu pozwala na przesyłanie wolno zmiennych sygnałów i stałych poziomów napięć wejściowych. Mechanizm ten polega na wysyłaniu przez obwody wejściowe co 4 µs krótkich impulsów z informacją o aktualnym poziomie napięcia na wejściu. Po drugiej stronie bariery obwody wyjściowe odbierają przesłane impulsy i zgodnie z otrzymaną informacją ustawiają stan wyjścia linii. Ten sam mechanizm jest wykorzystany do diagnostyki wejść. Jeżeli wejście linii pozostaje nie podłączone lub brak jest napięcia zasilającego obwody wejściowe, impulsy nie są wysyłane. Ich brak powoduje automatyczne ustawienie wyjścia w stanie wysokiej impedancji. Dodatkowo każda linia wyposażone jest w filtr wejściowy do eliminacji szumu zakłócającego sygnał cyfrowy (wersja 7221M układu nie ma filtru, a wejścia i wyjścia linii przystosowane są do współpracy z poziomami logicznymi układów CMOS). Układ ISO7221A może pracować w przedziale temperatur od  –40°C do 125°C.

Rys. 1. Budowa i wyprowadzenia układu ISO7221x

Rys. 2. Schemat wewnętrzny układu ISO7221x

Na rysunku 3 przedstawiono schemat interfejsu USB, wykorzystującego w sposób praktyczny właściwości układu ISO7221A. Układ współpracuje z typowym sprzęgiem USB/UART zbudowanym na FT232R. Sygnał TxD z wyjścia FT232R podawany jest na wejście kanału B natomiast sygnał RxD podawany jest na wejście FT232R z wyjścia kanału A układu ISO7221A.

Rys. 3. Schemat elektryczny testowego interfejsu USB z separacją galwaniczną w obwodzie wyjściowym (UART)

Taki interfejs będzie izolował mikrokontroler dołączony do złącza JP1 od szkodliwych przepięć mogących pojawić się na kablu USB. Należy tylko pamiętać aby na złącze JP1-1 podać niezależne drugie napięcie Vcc2 dla ISO7221A. Napięcie Vcc1 dla ISO7221A pobierane jest z portu USB.

Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej interfejsu USB z separacją galwaniczną po stronie UART-a

Na rysunku 4 pokazano rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej interfejsu, której dokumentację można pobrać poniżej (materiały dostępne dla użytkowników zalogowanych).
Ryszard Szymaniak, Aries RS