通用串行總線(USB)電纜隔離器電路
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通用串行總線(USB)電纜隔離器電路 (CN0159)
圖2. 隔離電纜盒
ADuM4160隔離電纜應用具有多種電源、總線速度和ESD/EOS保護選項，必須加以確定。外設以三種速度之一運行：低速(1.5 Mbps)、全速(12 Mbps)和高速(480 Mbps)。ADuM4160不支持高速運行，會阻止用于協商該速度的握手信號。高速模式以全速配置開始，外設通過一個稱為高速線性調頻的過程請求高速支持。ADuM4160忽略該高速調頻；因此，高速運行請求永遠不會傳遞給主機，外設自動繼續以全速運行。本應用電路包括一個開關和一個單通道隔離器，允許用戶通過設置SPU和SPD引腳來選擇電纜速度：全速或低速。如果單速運行完全滿足需要，則此功能為可選項。
VBUSx引腳提供電源。3.3 V信號電壓由內部3.3 V調節器在VDDx引腳產生。ADuM4160支持其它電源配置，相關內容詳見其它電路筆記。在圖1所示的電路中，ADuM4160的上游側和下游側均被設置為從VBUSx線路和內部調節器獲得電源。
ADuM4160還提供一個選項，可以在外設控制下延遲應用上游上拉電阻。此功能由PIN輸入控制。在本應用中，PIN輸入短路至高電平，因此，只要施加外設電源，就會用到上游上拉電阻。
本電路還使用了保護器件。這些器件選自那些提供各種不同器件的制造商，所選的特定器件允許用0 Ω短路電阻予以代替，以便將其從電路中移除。設計人員應當仔細考慮保護器件選擇，包括不需要外部保護到需要全套瞬變抑制器和濾波器元件的各種情況。本應用電路所包括的元件顯示了可以使用何種類型的保護。
當電路工作時，會進行包檢測，并將數據從隔離的一側傳送到另一側。圖3和圖4所示的數據分別以時域數據和眼圖形式展示了典型的全速處理情況。在實時數據中，需要注意的特點是包開始時為無源空閑狀態，它會轉換為受驅J狀態，還有處理結束時的包末尾顯示為單端0狀態，其后是空閑J狀態。正是這種自動控制流和這些特殊邏輯狀態的處理，才使ADuM4160芯片得以實現，并且是市場上獨一無二的。
該電纜設計與上游數據連接完全隔離，可承受最高達2.5 kV的瞬變電壓。未來的isoPower®模塊將支持最高5 kV醫用級電纜隔離。下游端口由上游VBUS1線路供電，應用電路可用的電源限制在500 mA (5 V)，這是標準USB端口的最大可用功率，足以運行帶100 mA外部負載的ADuM5000。低速、全速和高速外設可以連接到下游端口，但電纜的全速和低速模式必須采用手動方式切換。該設計依賴ADuM5000的內部短路電路來保證安全。
圖3和圖4所示數據是在USB-IF認證過程中產生的。圖3顯示一個測試數據包從ADuM4160上游端口傳輸到主機。需要注意的是前置空閑狀態，其中無源電阻網絡保持空閑J狀態。包的中心是J和K的混合狀態。包的右側是EOP（包結束）標志，它是一個單端0，其后是一個受驅J狀態，再轉換為空閑J狀態。
上游全速信號質量測試參考文件—USB 2.0規范第7.1.11節、第7.1.2.1節。上游全速上升時間測試參考文件—USB 2.0規范第7.1.11節、第7.1.2.2節。上游全速下降時間測試參考文件—USB 2.0規范第7.1.11節、第7.1.2.2節。
圖3為全速眼圖，顯示ADuM4160能夠提供充分張開的眼圖，遠離禁入區域。針對低速評估也獲得了類似的數據。
通用串行總線(USB)電纜隔離器電路 (CN0159)
圖3. ADuM4160上游端口驅動的全速測試包流量
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圖4. 顯示禁入區域的全速眼圖
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