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基于1-Wire雙向電平轉換器(1.8V-5V)設計方法
摘要: 引言FPGA、微處理器、DS2482-100和DS2480B是常見的1-Wire主機器件。1-Wire/iButton?從器件由Maxim生產,該系列器件的典型工作電壓為2.8V至5.25V。過
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Key words :

引言

FPGA、微處理器、DS2482-100和DS2480B是常見的1-Wire主機器件。1-Wire/iButton?從器件由Maxim生產,該系列器件的典型工作電壓為2.8V至5.25V。過去,傳統(tǒng)的1-Wire主機和從器件均采用5V漏極開路邏輯。


現在,設計人員需要1-Wire主機IO提供1.8V的漏極開路邏輯。而大部分1-Wire從器件可以安全地工作在5V,它們中的絕大多數無法工作在1.8V。需要一個雙向電平轉換器克服這種限制。本參考設計(RD)采用Maxim?的MAX3394E雙向電平轉換器,用于解決這類應用中的問題。


電平轉換器


MAX3394E雙向電平轉換器采用8引腳、3mm x 3mm TDFN封裝。借助其內部擺率增強電路,可理想用于大電容負載驅動。1-Wire從器件電容負載通常大于500pF。MAX3394E的VCC I/O引腳具有±15kV HBM (人體模式)靜電保護,為1-Wire主機提供保護。1-Wire總線通常用于連接外部世界,HBM保護是基本需求。推薦在上拉電阻(R3)、可選擇的強上拉電路以及1-Wire從器件處使用DS9503P以增強ESD保護。


應用電路


圖1所示電路利用MAX3394E實現1.8V至5V雙向電平轉換,系統(tǒng)采用漏極開路端口。

1-Wire雙向電平(1.8V至5V)轉換器電路原理圖

圖1. 1-Wire雙向電平(1.8V至5V)轉換器電路原理圖,注意,引腳I/O VL和I/O VCC具有10kΩ內部上拉。

該參考設計的BOM (材料清單)如表1所示。

材料清單
 

表1. 材料清單

波形測量/測試結果

圖2至圖5是對評估電路板進行測試得到的結果。

測試條件為:VL = 1.8V;VCC = 5.0V;CH1:1-Wire主機(OW_MASTER) ;CH2:DS1920 (OW_SLAVE) ;OW_SLAVE線長:2.4米,最大值。

測試時沒有使用圖1中可選擇的強上拉電路。


僅在室溫下測量。

對評估電路板進行測試得到的結果
 

圖2. 從1-Wire復位波形可以看出MAX3394E的性能,在線應答脈沖幅度不超過250mV,低于典型1-Wire主機VIL的0.4V最大電壓。

對評估電路板進行測試得到的結果
 

圖3. 1-Wire寫操作波形,寫“1”時隙,tLOW1 < 15μs。

對評估電路板進行測試得到的結果
 

圖4. 1-Wire寫操作波形,寫“0”時隙,60μs < tLOW0 < 120μs。

對評估電路板進行測試得到的結果
 

圖5. 1-Wire讀操作波形,1-Wire從機漏極開路端口返回的讀“0”時隙,電平低于典型1-Wire主機VIL的0.4V最大值。

結論

該參考設計用于實現1.8V至5V 1-Wire雙向電平轉換,驅動典型的1-Wire從器件。本文介紹了設計電路的搭建與測試,給出了電路原理圖、BOM及典型測試波形。

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