在SPI總線中常用的6N137和ADuM315x兩款隔離芯片分析

　　SPI即串行外圍設(shè)備接口，是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，由于其在芯片的管腳上只占用四根線，節(jié)約了芯片的管腳，同時(shí)為PCB的布局上節(jié)省空間，提供方便，出于這種簡(jiǎn)單易用的特性，很多AD轉(zhuǎn)換器都以SPI總線方式傳輸數(shù)據(jù)。

　　SPI隔離芯片:6N137

　　在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集中，由于現(xiàn)場(chǎng)情況十分復(fù)雜，各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間存在很高的共模電壓。容易造成SPI接口無法正常工作，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)龤酒蛢x器設(shè)備。因此，在強(qiáng)干擾環(huán)境中，或是高的性能要求下，就必須對(duì)SPI總線各個(gè)通信節(jié)點(diǎn)實(shí)行電氣隔離。傳統(tǒng)的SPI總線隔離方法是光耦合器技術(shù)，使用光束來隔離和保護(hù)檢測(cè)電路以及在高壓和低壓電氣環(huán)境之間提供一個(gè)安全接口。目前一般使用6N137光電隔離器件，以Toshiba公司的6N137為例，該器件工作電壓為5V，最高速率10Mbps，工作溫度一般為0℃到70℃，隔離電壓2500Vrms，并且以DIP8型封裝，每個(gè)芯片僅提供一個(gè)隔離通道。這些性能已經(jīng)限制了6N137在更高要求的環(huán)境中應(yīng)用。

　　SPI隔離芯片:ADuM315x

　　 ADI公司推出的新型四通道數(shù)字隔離器ADuM315x以其諸多優(yōu)于光電隔離器件的性能優(yōu)點(diǎn)，在SPI總線以及其他高要求情況下有著廣泛的應(yīng)用前景。使用6N137來隔離SPI的電路很復(fù)雜，需要使用大量的電阻、三極管來保證6N137的正常工作，而ADI的ADuM數(shù)字隔離器中的ADuM315x，一個(gè)芯片就可以完全替代上面的整個(gè)電路。而其僅需通用集成電路的兩個(gè)旁路電容就可以正常工作了。ADuM315x系列隔離器比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手基于光電耦合器或數(shù)字隔離器的解決方案快6倍以上，尺寸小80%以上，成本低85%。更快的SPI時(shí)鐘速率有助于提高數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的吞吐量，提供更高的性能和更快的系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間。高度的功能集成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)師提供了一種簡(jiǎn)單的高速SPI信號(hào)隔離解決方案，同時(shí)在單個(gè)封裝中集成了通常所需的低速的狀態(tài)和控制信號(hào)。同時(shí)，ADuM315x系列支持眾多高速率、SPI通信應(yīng)用，包括工業(yè)自動(dòng)化、儀表設(shè)備和電機(jī)控制中使用的分布式控制系統(tǒng)、可編程邏輯控制器和傳感器監(jiān)控器。與基于替代數(shù)字隔離器或光電耦合器的解決方案需要的18至32個(gè)組件相比，高度集成的ADuM315x SPI數(shù)字隔離器系列只需3個(gè)組件，簡(jiǎn)化了完整SPI數(shù)字隔離解決方案的設(shè)計(jì)。

　　ADuM3151、ADuM3152和ADuM3153提供采用不同配置的4個(gè)高速通道和3個(gè)額外的獨(dú)立、低數(shù)據(jù)速率通道，集成了輔助/控制信號(hào)隔離功能。

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　　ADuM3154數(shù)字隔離器提供從機(jī)選擇多路復(fù)用系統(tǒng)，用一個(gè)隔離器最多可以維護(hù)4個(gè)從機(jī)器件。該數(shù)字隔離器支持17MHz時(shí)鐘，只需要兩個(gè)引腳，節(jié)約了一個(gè)MCU的GPIO?？赏ㄟ^兩個(gè)引腳尋址的從機(jī)選擇多路復(fù)用器，同時(shí)采用快速SS通道選通從機(jī)，實(shí)現(xiàn)精確時(shí)序。

　　ADI公司又名亞德諾半導(dǎo)體技術(shù)（上海）有限公司是高性能模擬、混合信號(hào)和數(shù)字信號(hào)處理（DSP）集成電路（IC）設(shè)計(jì)、制造和營銷方面世界領(lǐng)先的企業(yè)，產(chǎn)品涉及幾乎所有類型的電子電器設(shè)備，1965年成立，員工15000名，專利4700多個(gè)，創(chuàng)新產(chǎn)品包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、放大器和線性產(chǎn)品、射頻（RF） IC、電源管理產(chǎn)品、基于微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)的傳感器、其他類型傳感器以及信號(hào)處理產(chǎn)品，包括DSP和其他處理器。

　　ADI公司還同時(shí)向工程師提供該系列隔離器的評(píng)估板EVAL-ADUM3150Z、EVAL-ADUM3151Z和EVAL-ADUM3154Z。這些評(píng)估板可訪問全部數(shù)據(jù)通道，具有多連接選項(xiàng)，支持Tektronix有源探頭，提供電纜端接，支持PCB邊緣安裝同軸電纜連接器，并可以讓工程師輕松配置。