DS2409 MicroLAN耦合器替代方案設計

　　為了替代DS2409，用戶應當使用1-Wire可尋址開關(用于數字控制和檢測)和模擬開關(開通或關閉輸出)。用1個雙通道可尋址開關(如DS2413、DS2406或DS28E04)和一路或兩路模擬開關，可以部分替代DS2409。完全替代器件則需要一個5通道1-Wire可尋址開關(如DS2408，8通道)和兩路模擬開關。需要注意的是，可尋址開關上電后所有PIO都處于斷開(不導通)狀態。

　　模擬開關必須為單刀雙擲(SPDT)，應選擇供電電壓為5V ±10%的開關器件，導通電阻(RON)小于等于30Ω，三個開關節點的電容應不大于50pF，開關時間小于100ns。如果內置高ESD保護則更加理想。基于上述考慮，可以選擇下列模擬開關：

　　單通道：MAX4729 (5.7Ω，最大值)、MAX4730 (5.7Ω，最大值)、MAX4644 (4.75Ω，最大值)

　　雙通道：MAX4717 (3.5Ω，最大值)、MAX4719 (25Ω，最大值)、MAX4635 (4.5Ω，最大值)、MAX4636 (4.5Ω，最大值)、MAX4750(30Ω，最大值)

　　三通道：MAX4693 (25Ω，典型值;40Ω，最大值、低速切換)

　　上述所有模擬開關都不具備高ESD保護特性。在試驗臺上使用單通道開關MAX4561，常開或常閉引腳具有±15kV ESD保護。但由于MAX4561的RON典型值為45Ω，不適合用來替代DS2409。

　　示例電路

　　圖7所示電路是部分替代電路，實現DS2409的1-Wire輸出切換和輸出控制。U1為2通道1-Wire可尋址開關(帶開漏PIO);U2是一個單刀雙擲模擬開關，3個開關觸點對應NO、NC和COM引腳。開關受IN引腳的數字輸入電平控制。

　　上電默認狀態下，所有1-Wire可尋址開關的PIO都處于高阻狀態。通過電阻R2在開關的IN引腳作用一個高電平，使NO引腳連接到COM端。NO引腳通過1.5kΩ上拉電阻R1連接至COM引腳的無效1-Wire輸出端。這些配置等效于DS2409的上電狀態。

　　為了打開U2上的1-Wire輸出，主機將PIO-A打開，如同在U2的IN引腳作用一個低電平。使模擬開關的COM端從NO切向NC，接通1-Wire總線。將PIO-A關閉，則關閉1-Wire輸出。主機也可以對PIO-B進行獨立于PIO-A的操作，如替代DS2409手動模式下的控制輸出或用來控制其它類似R1/R2/U2的電路。控制兩個模擬開關時，1-Wire主機必須保證只有一個1-Wire輸出通道打開。這些可以通過軟件實現，也可以通過更安全的連接邏輯完成，即通過PIO-A ^ /PIO-B和/PIO-A ^ PIO-B組合邏輯控制模擬開關。PIO-B也可以用于事件檢測(條件搜索)和短路檢測(虛線)。但不可模擬輸出有效前發出一個復位脈沖的情況。

　　圖7. DS2409部分替代電路，U1可以選用DS2406、DS2413或DS28E04

　　DS2406可尋址開關

　　圖7所示電路已經用DS2406可尋址開關進行測試。模擬開關(MAX4561)的IN引腳連接到DS2406的PIO-B。PIO-A用來控制輸出，開啟LED。通過Write Status命令(代碼55h)控制存儲器0007h (SRAM控制位)操作PIO，該SRAM控制位的第6位直接控制PIO-B通道的狀態。圖8顯示了輸出使能過程，圖中頂部波形圖是CRC16字節(1Fh，E2h)，跟隨在0007h單元寫入的3Fh數據字節之后。底部波形是PIO-B的跳變波形，控制模擬開關。在CRC16字節之后的復位/應答周期結束之前，不會出現1-Wire總線輸出波形(中間波形)。圖8并未顯示復位/應答周期。

　　圖9顯示了關閉輸出的過程，頂部波形是跟隨在寫入0007h單元的7Fh數據字節之后的CRC16字節(1Eh，12h);底部波形是控制模擬開關的PIO-B的跳變波形;PIO-B狀態轉變后，1-Wire輸出(中間波形)終止，然后主機發出復位/應答脈沖。圖9并未顯示復位/應答周期。

　　除了向狀態寄存器寫入命令以改變PIO狀態外，PIO還可以由Channel Access命令(代碼F5h)控制，但本文沒有介紹該操作。另請注意，DS2406在斷電后不到1分鐘之內執行了一次上電復位操作。而DS2409在斷電后或1-Wire輸入斷開(低電平)大約幾個毫秒后執行上電復位操作。DS2406將鎖存其PIO狀態，由此，該器件支持事件檢測(條件搜索)和短路檢測(虛線)。通過Channel Access命令清除閉鎖狀態(通道控制字節1)。

　　圖8. 利用DS2406進行部分替代，輸出有效

　　圖9. 利用DS2406進行部分替代，輸出禁止

　　DS2413可尋址開關

　　按照圖7所示電路對DS2413可尋址開關進行了測試。模擬開關的IN引腳與DS2413的PIO-A連接。PIO-B用于控制輸出，點亮LED。通過PIO Access Write命令(代碼5Ah)實現PIO的操作，圖10所示為輸出使能過程。頂部波形是PIO輸出數據字節(第一個是原碼FEh，隨后是反碼01h)，然后是AAh確認字節，以及新的PIO引腳狀態(3Ch)。PIO-A (底部波形)用于控制模擬開關，其狀態在PIO輸出數據字節的反碼之后發生改變。因此，確認字節和PIO引腳狀態在1-Wire輸出通道出現(中間波形)。為了確保總線的從機與主機同步，主機必須發出復位/應答脈沖。

　　圖10. 利用DS2413進行部分替代，輸出有效

　　圖11. 利用DS2413進行部分替代，輸出禁止

　　圖11所示為輸出禁止波形。頂部波形是PIO輸出數據字節(第一個是原碼FFh，隨后是反碼00h)。確認字節和新的PIO引腳狀態(3Ch)并未在圖中表示出來。PIO-A (底部波形)用于控制模擬開關，其狀態在PIO輸出數據字節的反碼之后發生改變。確認字節和PIO引腳狀態沒有通過1-Wire輸出(中間波形)。

　　請注意，DS2413與1-Wire總線斷開5分鐘后，執行一次上電復位。而DS2406在1分鐘內即進行上電復位。DS2413并不鎖存引腳狀態，因此它不支持條件搜索，但可以實現短路檢測(虛線)。