Texas Instruments ISO7141F: 4-kanałowy cyfrowy separator galwaniczny

Układ ISO7141F jest 4-kanałowym separatorem galwanicznym, umożliwiającym rozdzielanie domen zasilania jednokierunkowych sygnałów cyfrowych. Maksymalna szybkość transmisji danych wynosi 50 Mb/s, a zakres napięć zasilania od 2,7 V do 5,5 V.

Podstawowe parametry:

ilość kanałów transmisji sygnałów cyfrowych: 4
zakres napięć zasilania Vcc: 2,7 V…5,5 V
maksymalna szybkość transmisji dla zasilania ≥4,5 V: 50 Mb/s
maksymalna szybkość transmisji dla zasilania <4,5 V: 40 Mb/s
poziom sygnału wejściowego dla Vcc 2,7V…5,5 V: od 2V do Vcc
maksymalny pobór prądu dla napięć Vcc 2,7 V w zależności od szybkości transmisji: do 1 Mb/s 4,1 mA, do 40 Mb/s 9,2mA
maksymalny pobór prądu dla napięć Vcc 5,5 V w zależności od szybkości transmisji: do 1 Mb/s 5 mA, do 50 Mb/s 18,5mA
poziom wyjścia przy przy braku sygnału wejściowego: L (niski)
obudowa: QSOP-16
temperatura pracy: od –40°C do 125°C

Układ ISO7141 należy do rodziny jednokierunkowych separatorów galwanicznych, których możliwe konfiguracje pokazano na rysunku 1. Jak widać, wybrany do testów układ – ISO7141 – ma konfigurację kanałów 3+1, co pozwala separować 3 linie danych w jedną stronę i 1 linię danych w drugą stronę.

Barierę galwaniczna pomiędzy wejściem i wyjściem każdego kanału w prezentowanych układach stanowi warstwa dwutlenku krzemu (SiO2). Dla zapewnienia separacji galwanicznej obwody wejściowe i wyjściowe powinny być zasilane dwoma rozdzielonymi napięciami Vcc. Schemat aplikacyjny układu testowego pokazano na rysunku 2. Płytkę drukowaną wykonano za pomocą pakietu Altium Designer, kompletny projekt jest dostępny do pobrania na dole strony.

Poziomy napięć zasilających obwody wejściowe i wyjściowe Vcc1 i Vcc2 mogą mieć różną wartość. Stosując układ ISO7141F należy zwrócić uwagę aby kondensatory odsprzęgające C1, C2 dla napięć Vcc1 i Vcc2 montowane były możliwie blisko wyprowadzeń układu scalonego. Sumaryczna długość ścieżki pomiędzy wyprowadzeniem a kondensatorem nie powinna przekroczyć 2 mm.

Rys. 1. Możliwe konfiguracje układów z rodziny ISO71xx

Rys. 2. Schemat elektryczny zestawu testowego

Należy zwrócić uwagę, że w układzie ISO7141F wejścia kanałów A, B, C rozmieszczono po tej samej stronie obudowy natomiast wejście kanału D po stronie przeciwnej! Poziom niski sygnału EN1 ustawia w stanie wysokiej impedancji bufor wyjściowy kanału D. Poziom niski sygnału EN2 ustawia w stanie wysokiej impedancji bufory wyjściowe kanałów A, B, C.

Rys. 3. Przykładowe przebiegi na wyjściu (góra) i wejściu (dół) układu ISO7141

Na schemacie aplikacyjnym wszystkie sygnały czterech kanałów oraz podłączenia dla napięć Vcc1 i Vcc2 wyprowadzone są do dwóch złączy Con2 i Con4 (napięcia zasilające dla każdej ze stron interfejsu należy dostarczyć z zewnątrz!). Dla łatwiejszego podłączenia napięć zasilających są one dodatkowo wyprowadzone na złącza Con1 i Con4. Linie sterujące EN1 i EN2 są na stałe podłączone do napięć VCC trwale otwierając przepływ sygnałów wszystkimi kanałami A, B, C i D.