简介
工业和仪器仪表(I&I) 运用的一个要害要求是具有牢靠的数据接口,用于经过确诊端口查看相连体系。 RS-232总线规范是I&I 运用中运用最早也最广泛的物理层总线规划规范之一。RS-232开始于1962年推出,是一种单端数据传输规范;虽然有谣传称其很快消亡,但其实它现在仍然是短线通要在恶劣的工业环境下完成鲁棒的数据通讯链路,RS-232确诊端口有必要在RS-232电缆网络与相连体系之间供给一个阻隔接口,以防备高噪声环境中的电压尖峰和接地环路并进步体系稳定性(图1).RS-232通讯链路的电源阻隔运用阻隔式DC/DC电源或ADI公司的isoPower 集成式DC/DC转化器技能完成。RS-232通讯链路的信号阻隔运用光耦合器或ADI公司的iCoupler技能完成。
图1. 典型的阻隔式RS-232通讯链路
如图2所示,阻隔栅在RS-232总线和与该总线相连的每个体系之间供给电阻隔,既答应在两点之间传输数字数据,又可避免接地环路电流流过;这样能够消除耦合到通讯电缆上的噪声,然后下降信号失真和差错。
图2. 阻隔功用
完成阻隔式RS-232接口
要供给阻隔式RS-232通讯接口,两头的器材有必要与所连的RS-232电缆彼此阻隔。要阻隔数据链路 ,则有必要对数据信号线路和用于驱动该电缆的电源进行阻隔。来自确诊端口上UART的数据需求跨过阻隔栅并传输至阻隔总线侧上的RS-232收发器。本地5 V/3.3 V电源也需求跨过阻隔栅来为阻隔总线侧上的RS-232收发器供电。工业PC端也相同需求如此:数据和电源均需求跨过阻隔栅(图3)。
经过将器材与RS-232电缆网络阻隔开来,确诊端口和工业PC电路均遭到维护,不受恶劣环境下或许耦合到RS-232电缆上的瞬变影响。阻隔还能够中止因确诊端口和工业PC端存在不同接地电位而或许呈现的接地环路。RS-232总线上或许呈现的高共模电压不能跨过阻隔栅,然后维护阻隔数据的用户。
图3. 阻隔式RS-232接口
阻隔技能:数据和电源
图4比较了两种首要阻隔技能。i技能(图4(a))运用厚膜工艺技能构建可完成2.5 kV阻隔的微型片上变压器,然后在RS-232体系中供给信号阻隔。较陈旧但广泛选用的光耦合器 解决计划(图4(b))则选用发光二极管(LED)和光电二极管。LED用于将电信号转化为光,光电检测器则用于将光转化回为电信号。电光转化自身的低转化功率导致功耗相对较高;光电检测器的慢速呼应则约束其速度;而老化问题会约束其运用寿命。
经过运用晶圆级工艺直接在片上制作变压器,iCoupler 通道能以较低本钱彼此集成以及与其它半导体功用集成在一起。ADM3252E便是这样的一个比如,它是一个紧凑器材中的阻隔式双通道RS-232收发器。i阻隔技能至少在以下五个方面克服了老式光耦合器解决计划所形成的约束:集成—集成iCoupler 支撑双向操作,因而可缩小整体尺度并下降体系本钱—、功能更高、功耗 更低、易于运用且牢靠性更高。
图4. 阻隔技能比较
直到最近,跨过阻隔栅传输电源需求运用独自的DC/DC转化器或定制分立办法,前者体积相对较大、价格昂贵且阻隔不充分,后者则体积巨大且难以规划。即使是在阻隔式RS-232数据通讯等只需少数阻隔电源的运用中,这些办法也一直是仅有可行的代替计划。