完整的解决方案由主机发送至ADcmXL3021的三个信号(MOSI、CS、CLK),以及从ADcmXL3021发回主机的两个信号(MISO、/BUSY)组成。5×单端信号仅用ADM4168E和ADM3066E两个组件就可以转换为差分信号。差分信号可以使用RJ50连接器和插头转换,与工业标准RJ45以太网连接器相比,这两者占用的PCB面积几乎相同。ADM3066E和ADM4168E收发器提供大于±8 kV的(接触)/±8 kV(空气)IEC 61000-4-2 ESD保护,在直接连接到有线电缆接口时,提供必需的可靠性。
对于选项3,微控制器可以预先处理ADcmXL3021 SPI输出,也可以在SPI和其他串行接口(例如UART)之间执行协议转换。UART是RS-485接口常用的一种异步协议。UART由发射和接收信号以及发射使能信号组成,所有这些信号都可以直接连接到全双工RS-485收发器,例如LTC2858-1。在全双工模式下,LTC2858-1允许同时进行双向数据传输,这与SPI双向数据传输的要求相匹配。该微控制器可以处理同步SPI到异步UART协议的转换。
ADuM5401/ADum5402是业界体积最小的信号和电源隔离器件。它们包含一个集成式DC/DC转换器,采用5.0 V或3.3 V电压时(5.0V输入电源),可提供最高500 mW调节隔离功率。
在图1中,选项2包含ADuM5401,它从数据总线获取5 V DC,然后为ADcmXL3021提供3 V隔离电源。ADuM5401还包括4个信号隔离通道,采用支持3+1 SPI隔离的配置。
图1中的选项3包含ADuM5402,它与ADuM5401相似。关键的区别在于ADuM5402提供2个发射和2个接收数字隔离通道。
如前所述,ADuM5401/ADuM5402可以提高有线CbM接口的EMC抗扰度,保护ADcmXL3021免受RS-485电缆接口上的高压干扰和接地电位差异。
性能取舍
表1使用许多关键指标比较了这三种解决方案,包括设计灵活性、PCB面积、解决方案成本、复杂性和EMC性能。