Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Понедельник, 14 октября
 
 


Это интересно!

Новости


Обзоры, аналитика


Интервью, презентации

Ранее

USB 3.0: больше, чем просто увеличение скорости

Интерфейс USB 3.0 привлекает к себе большое внимание, т.к. на рынке стали доступны продукты на его базе. Кроме очевидного преимущества этой спецификации — 10-кратного увеличения скорости относительно USB 2.0, имеется ряд других существенных улучшений предыдущей версии стандарта. В статье рассмотрены особенности протокола USB 3.0, позволяющие повысить эффективность использования шины и снизить общее энергопотребление системы, а также вопросы совместимости новой и старой версий стандарта. Статья представляет собой перевод [1].

Сенсорные сети на основе программного комплекса ISON для удаленных объектов

В статье рассказывается о разработанной компанией «Цифровой Дракон» программе ISON — интеллектуальной самоорганизующейся беспроводной сети, все узлы которой имеют автономное питание.

Приложения ZigBee: обмен данными, API и PAN

В статье [1] рассмотрены типы передачи данных по сети ZigBee, реализация протоколов API на различных платформах и принцип организации персональной сети на основе ZigBee. Печатается в сокращении.

Реклама

По вопросам размещения рекламы обращайтесь в отдел рекламы

Реклама наших партнеров

 

2 ноября

ИС интерфейсных приемопередатчиков с устойчивостью к статическому электричеству на уровне 15 кВ

В статье рассказывается о назначении, основных параметрах и особенностях применения интегральных микросхем (ИС) интерфейсных приемопередатчиков ILX3085E (стандарты RS-485 и RS-422), ILX3232E и ILX3221E (стандарт RS-232) с устойчивостью к статическому электричеству на уровне 15 кВ.



П

олучение данных от множества удаленных друг от друга источников и их дальнейшая обработка управляющим центром — актуальная потребность для многих специалистов. Средой для передачи цифровой информации служит двунаправленный интерфейс, обеспечивающий высокую скорость передачи данных на значительном удалении модулей друг от друга. Широкое распространение получили последовательные интерфейсы стандартов RS-485, RS-422 и RS-232. Особым требованием к микросхемам приемопередатчиков данных стандартов является уровень устойчивости к статическому электричеству.

В ОАО «Интеграл» были разработаны и освоены ИС интерфейсных приемопередатчиков ILX3085E (стандарты RS-485 и RS-422), ILX3232E и ILX3221E (стандарт RS-232) с устойчивостью к статическому электричеству на уровне 15 кВ. Но прежде на предприятии были сконструированы устойчивые к такому же уровню статического электричества входные/выходные порты интерфейсных ИС стандартов RS-485, RS-422 и RS-232, а затем и разработана технология их изготовления. После положительных результатов испытаний конструкции данных входных/выходных портов были использованы в серийно освоенных в 2008 г. микросхемах ILX3232 и ILX3221, а также в новой разработке — микросхеме ILX3085E. И на этих трех микросхемах также была достигнута устойчивость к статическому электричеству 15 кВ. В соответствии с общепринятой мировой классификацией, на уровень устойчивости к статистическому заряду 15 кВ указывает индекс «Е» в маркировке микросхем: ILX3085E, ILX3232E и ILX3221E.

Испытания на уровень устойчивости к статическому электричеству проводились по модели человеческого тела для выводов стандартов RS-485, RS-422 и RS-232 относительно вывода источника напряжения питания и относительно общего вывода. Схема стенда для испытаний приведена на рисунке 1, где UЭСР — напряжение электростатического разряда.

Рис. 1. Схема стенда для испытаний ИС на устойчивость к статическому электричеству на уровне до 15 кВ

ИС ILX3085E является интерфейсным приемопередатчиком стандартов RS-485, RS-422. Эта микросхема предназначена для применения в телекоммуникационных системах, трансляторах уровня, приемопередающих устройствах с жесткими требованиями к уровню шума, системах управления промышленными объектами. Микросхема обеспечивают надежную передачу данных на фоне высокого уровня помех при работе с линией на основе витой пары, длина которой может достигать 1200 м.

ИС ILX3085E состоит из 1 передатчика и 1 приемника. Входы приемника электрически соединены с выходами передатчика, что обеспечивает полудуплексный режим передачи информации, а также уменьшает количество выводов корпуса. Входное сопротивление приемника составляет не менее 96 кОм, что позволяет работать с 256 абонентами на линии. Максимальная скорость передачи данных составляет не менее 500 кбит/с. Блок-схема ИС ILX3085E приведена на рисунке 2.

Рис. 2. Блок-схема ИС ILX3085Е

 Назначение выводов указано в таблице 1.

Таблица 1. Назначения выводов микросхемы ILX3085Е

Номер вывода

Наименование вывода

Обозначение

01

Выход приемника

RO

02

Вход разрешения (низкий уровень) выхода приемника

RE

03

Вход разрешения выхода передатчика

DE

04

Вход передатчика

DI

05

Общий вывод

GND

06

Неинверсный вход (выход) приемника (передатчика)

А

07

Инверсный вход (выход) приемника (передатчика)

В

08

Вывод питания от источника напряжения

UCC

Передатчик ИС ILX3085Е содержит встроенные блоки формирования выходных фронтов с определенной длительностью, что позволяет снизить уровень помех, излучаемых приемопередающим устройством, амплитуду отраженного сигнала от оконечной нагрузки линии, обеспечивая высокую степень безошибочной работы в режиме передачи информации.

Микросхема ILX3085Е имеет несколько уровней защиты от перегрузки мощного выходного каскада в случае появления сильной помехи в линии. При увеличении напряжения в линии нагрузочная способность выходного каскада снижается, уменьшая мощность, рассеиваемую микросхемой. В случае действия более сильной помехи в диапазоне: –7…12 В срабатывает блок защиты кристалла от перегрева на основе встроенного температурного датчика, переключающий выходы передатчика в высокоимпедансное третье состояние с минимальной рассеиваемой мощностью. По окончании действия помехи температура микросхемы снижается, и она автоматически переходит в нормальный режим работы.

Конструкция микросхемы ILX3085Е обеспечивает уровень логической «1» на выходе приемника, если состояние линии не определено, при этом входы приемника находятся в режиме холостого хода. Нормальная работа микросхемы в случае приема сигналов с пологими фронтами обеспечивается введением асимметрии в дифференциальный усилитель с гистерезисом 25 мВ.

В микросхеме ILX3085Е предусмотрена возможность переключения в режим с пониженным энергопотреблением, ток потребления в котором не превышает 10 мкА. Режим перевода ИС в состояние с пониженным энергопотреблением реализуется только при одновременном переключении приемника и передатчика в третье состояние (на входе разрешения выхода приемника RE — высокий уровень; на входе разрешения выхода передатчика DE — низкий уровень сигнала) через определенное время удержания, оговоренное спецификацией. Задержка включения режима пониженного энергопотребления связана с необходимостью увеличения динамической помехоустойчивости микросхем в случаях, когда или выход приемника, или выход передатчика находятся в третьем состоянии.

Если входы RE и DE находятся в состоянии запрещения выходов менее 50 нс, то переключения в режим пониженного энергопотребления не происходит. Если входы RE и DE находятся в состоянии запрещения выходов в диапазоне 50…600 нс, ИС переключается в режим пониженного энергопотребления.

При нормальной работе микросхемы во всех режимах, предусмотренных спецификацией, в случае подачи внешнего напряжения на выходы передатчика выше напряжения питания или ниже уровня потенциала общей шины включатся специальные блоки управления. На входы (выходы) приемника (передатчика) допускается подача напряжения смещения в диапазоне –7…12 В в предельно-допустимом режиме и –13…13 В — в предельном режиме. На этих уровнях синфазной помехи приемник микросхемы надежно детектирует дифференциальный сигнал с минимальной разностью потенциалов –200 мВ (для логического «0» на выходе) и –50 мВ (для логической «1» на выходе). Конструктивно микросхема LX3085Е выполнена в 8-выводном DIP-корпусе MS-001BA.

Микросхемы ILX3232Е и ILX3221Е являются интерфейсными приемопередатчиками стандарта RS-232. Они предназначены для применения в современных высокопроизводительных вычислительных системах, быстродействующих электронных устройствах с высокой надежностью обмена информацией между удаленными объектами. Сигналы с уровнями ТТЛ/КМОП поступают на вход передатчика, преобразуются внутри микросхем в уровни RS-232 (минимум –5…5 В) и поступают в длинную однопроводную линию. На входе приемника сигналы стандарта RS-232 детектируются, а затем происходит обратное преобразование в уровни ТТЛ/КМОП. Высокие уровни напряжения, соответствующие стандарту RS-232, формируются в блоке умножения напряжения. Для умножения напряжения используются четыре внешних конденсатора емкостью 0,1 мкФ.

Микросхема ILX3232Е состоит из двух передатчиков и двух приемников последовательных данных стандарта RS-232. Блок-схема ИС приведена на рисунке 3.

Рис. 3. Блок-схема ИС ILX3232Е

Назначение выводов микросхемы ILX3232Е приведено в таблице 2.

Таблица 2. Назначение выводов ИС ILX3232Е

Номер вывода

Наименование вывода

Обозначение

1

Вывод внешней емкости блока умножения положительного напряжения

C1+

2

Выход положительного напряжения блока умножения

V+

3

Вывод внешней емкости блока умножения положительного напряжения

C1-

4

Вывод внешней емкости блока умножения отрицательного напряжения

C2+

5

Вывод внешней емкости блока умножения отрицательного напряжения

C2-

6

Выход отрицательного напряжения блока умножения

V-

7

Выход данных передатчика (уровни RS-232)

T2OUT

8

Вход данных приемника (уровни RS-232)

R2IN

9

Выход данных приемника (уровни ТТЛ/КМОП)

R2OUT

10

Вход данных передатчика (уровни ТТЛ/КМОП)

T2IN

11

Вход данных передатчика (уровни ТТЛ/КМОП)

T1IN

12

Выход данных приемника (уровни ТТЛ/КМОП)

R1OUT

13

Вход данных приемника (уровни RS-232)

R1IN

14

Выход данных передатчика (уровни RS-232)

T1OUT

15

Общий вывод

GND

16

Вывод питания от источника напряжения

UCC

Микросхема ILX3221Е состоит из одного передатчика и одного приемника последовательных данных стандарта RS-232. Блок-схема ИС приведена на рисунке 4.
Рис. 4. Блок-схема ИС ILX3221Е
Назначение выводов микросхемы ILX3221Е приведено в таблице 3.

Таблица 3. Назначение выводов ИС ILX3221Е

Номер вывода

Наименование вывода

Обозначение

1

Вход разрешения выхода приемника

EN

2

Вывод внешней емкости блока умножения положительного напряжения

C1+

3

Выход положительного напряжения блока умножения

V+

4

Вывод внешней емкости блока умножения положительного напряжения

C1-

5

Вывод внешней емкости блока умножения отрицательного напряжения

C2+

6

Вывод внешней емкости блока умножения отрицательного напряжения

C2-

7

Выход отрицательного напряжения блока умножения

V-

8

Вход данных приемника (уровни RS-232)

RIN

9

Выход данных приемника (уровни ТТЛ/КМОП)

ROUT

10

Выход детектора активного уровня входа приемника

INVALID

11

Вход данных передатчика (уровни ТТЛ/КМОП)

TIN

12

Вход управления режимом AutoShutdown (разрешает работу ИС)

FORCEON

13

Выход данных передатчика (уровни RS-232)

TOUT

14

Общий вывод

GND

15

Вывод питания от источника напряжения

UCC

16

Вход управления режимом AutoShutdown (переводит ИС в режим пониженного энергопотребления – Shutdown)

FORCEOFF

Входы передатчиков и приемников ИС ILX3232Е и ILX3221Е содержат схему триггера Шмитта для обеспечения необходимой помехозащищенности. Выходные цепи передатчика построены по схеме превышения по выходу. Благодаря этому в предельном режиме к выходу передатчика может прикладываться внешнее напряжение 13,2 В.

Выходные уровни напряжения передатчиков ИС ILX3232Е и ILX3221Е формируются внутренним блоком умножения, к выводам которого подключены четыре навесные емкости номиналом 0,1 мкФ. Схема блока умножения напряжения содержит генератор парафазных импульсов, формирующий сигналы управления с частотой 450 кГц, которые поступают на вход транслятора уровня для преобразования в сигналы управления мощными выходными транзисторами заряда внешних емкостей. За два такта сигнала генератора происходит заряд внешних емкостей и умножение напряжения. Для быстрого заряда больших по номиналу внешних емкостей после включения источника напряжения питания, а также для обеспечения требуемой нагрузочной способности выходов передатчиков в случае их одновременной работы в блоке умножения используются мощные выходные транзисторы.

Важным функциональным блоком микросхем ILX3232Е и ILX3221Е является блок отключения схемы умножения напряжения. При достижении напряжения на выводе V+ значений в диапазоне 5,1…5,3 В и при достижении напряжения на выводе V– значений в диапазоне –5,3…–5,1 В блок умножения напряжения выключается. Благодаря этому ток потребления микросхем уменьшается с 7…8 мА до 200…250 мкА.

В микросхеме ILX3221Е предусмотрен перевод в режим пониженного энергопотребления. Если на входах 12 и 16 подан высокий уровень сигнала, микросхема находится в режиме без функции пониженного энергопотребления; если на входе 16 — низкий уровень, независимо от состояния на остальных входах, микросхема выключается (принудительный режим пониженного энергопотребления). Если на входе 12 — низкий уровень, на входе 16 — высокий, а сигнал на входе приемника находится в диапазоне –0,3…0,3 В, то в таком случае через 30 мкс после переключения сигнала в эту область микросхема автоматически переходит в режим пониженного энергопотребления. Ток потребления при этом уменьшается до 10 мкА. Конструктивно микросхемы ILX3232Е и ILX3221Е выполнены в 16-выводном DIP-корпусе MS–001BB, и в процессе работы они требуют подключения четырех внешних конденсаторов емкостью 0,1 мкФ.



Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.
Оцените материал:

Автор: Владимир Трасковский, вед. конструктор отдела филиала, НТЦ «Белмикросистемы», ОАО «Интеграл»; Олег Рукаль, инженер-разработчик, филиал НТЦ «Белмикросистемы», ОАО«Интеграл»



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2019 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты