一種在惡劣噪聲環境下可延至100m的絕緣型SPI控制器

2020年05月18日

文章來源

Macnica Engineer

"LTC6820"是Analog Devices公司推出的isoSPI絕緣型通信介面。
LTC6820可以通過在2個絕緣設備之間的1條雙絞線連接實現雙向SPI通信。

搭載了這個設備,只需額外配置一個通用的變壓器,不花費很長時間就可以同時實現抗噪聲能力強的差動通信和絕緣通信。這樣,我們就不需要以往設計的絕緣型RS485等所必需的絕緣電源和光耦合器,成本被削減,所以是最適合產業計測儀器的介面的產品。

本文介绍LTC6820的以下特點。

1.   SPI接口無需軟件變更,簡單的絕緣差動轉換
2.   使用通用變壓器和通用雙絞線,即使在高噪音環境下也可進行100m的通信
3.   無需絕緣電源、光電耦合器及格式轉換,降低成本

SPI介面無需軟體變更,簡單的絕緣差動轉換

LTC6820將邏輯狀態編碼為一個信號,並通過絕緣屏障將該信號傳輸給另一個LTC6820。

接收端的LTC6820對傳輸信號進行解碼,並將從總線驅動到相應的邏輯狀態。接收端的高精度窗口比較器檢測到差分信號。驅動電流和比較器的閾值由簡單的外置電阻分壓器設置,從而使系統能夠根據所需的電纜長度和所需的信噪比性能進行優化。

框圖

絕緣屏障可以用簡單的脈衝變壓器構成橋,達到幾100伏的絕緣。

LTC6820使用匹配的同步電流和源電流驅動差動信號,因此不需要變壓器的中間抽頭,從而降低了EMI。

標準應用

與絕緣型RS485相比,由於減少了電纜數量、絕緣電源和光耦合器,因此系統構成變得簡單,成本也降低了。

和RS-485的對比

當傳感器和MCU安裝在同一板上時, 多數會使用SPI和I2C等串行接口。

但是,在傳感器和控制系統的基板之間充分分離的狀態(1m以上)下,為了將傳感器基板的資料傳送到控制基板的MCU等,使用UART/RS485等介面是普遍的方法,為此,需要通過MCU等將感測器所具有的介面(SPI/I2C)轉換為UART/RS485等格式。

LT6820允許SPI數據的傳輸而無需轉換到其他接口。

使用DC1941D測評工具包,可以立即進行LTC6820測評。

DC1941D可以在跳線設置中選擇主/從設備。
通過以太網電纜連線2個DC1941D,可以進行SPI通信。

"DC1941D" 測評板

這個評估板備有14針的連接器,可以連接其他評估板進行評估。

使用2個DC1941D驅動隔離的LTC2983

另外,通過使用DC1907A評價工具包(isoSPI2-Wire Serial Analyzer),可以監視主從間的SPI通信。

通過將DC1941D的SPI輸出連接到DC1907A,並將DC1907A通過USB連接到PC,可以分析使用DC1907A應用程序的SPI通信。

連接DC1907A,監視Master⇔Slave間的SPI通信

應用示例

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