DS2409 MicroLAN耦合器替代方案設(shè)計(jì)

　　為了替代DS2409，用戶應(yīng)當(dāng)使用1-Wire可尋址開關(guān)(用于數(shù)字控制和檢測(cè))和模擬開關(guān)(開通或關(guān)閉輸出)。用1個(gè)雙通道可尋址開關(guān)(如DS2413、DS2406或DS28E04)和一路或兩路模擬開關(guān)，可以部分替代DS2409。完全替代器件則需要一個(gè)5通道1-Wire可尋址開關(guān)(如DS2408，8通道)和兩路模擬開關(guān)。需要注意的是，可尋址開關(guān)上電后所有PIO都處于斷開(不導(dǎo)通)狀態(tài)。

　　模擬開關(guān)必須為單刀雙擲(SPDT)，應(yīng)選擇供電電壓為5V ±10%的開關(guān)器件，導(dǎo)通電阻(RON)小于等于30Ω，三個(gè)開關(guān)節(jié)點(diǎn)的電容應(yīng)不大于50pF，開關(guān)時(shí)間小于100ns。如果內(nèi)置高ESD保護(hù)則更加理想?；谏鲜隹紤]，可以選擇下列模擬開關(guān)：

　　單通道：MAX4729 (5.7Ω，最大值)、MAX4730 (5.7Ω，最大值)、MAX4644 (4.75Ω，最大值)

　　雙通道：MAX4717 (3.5Ω，最大值)、MAX4719 (25Ω，最大值)、MAX4635 (4.5Ω，最大值)、MAX4636 (4.5Ω，最大值)、MAX4750(30Ω，最大值)

　　三通道：MAX4693 (25Ω，典型值;40Ω，最大值、低速切換)

　　上述所有模擬開關(guān)都不具備高ESD保護(hù)特性。在試驗(yàn)臺(tái)上使用單通道開關(guān)MAX4561，常開或常閉引腳具有±15kV ESD保護(hù)。但由于MAX4561的RON典型值為45Ω，不適合用來替代DS2409。

　　示例電路

　　圖7所示電路是部分替代電路，實(shí)現(xiàn)DS2409的1-Wire輸出切換和輸出控制。U1為2通道1-Wire可尋址開關(guān)(帶開漏PIO);U2是一個(gè)單刀雙擲模擬開關(guān)，3個(gè)開關(guān)觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)NO、NC和COM引腳。開關(guān)受IN引腳的數(shù)字輸入電平控制。

　　上電默認(rèn)狀態(tài)下，所有1-Wire可尋址開關(guān)的PIO都處于高阻狀態(tài)。通過電阻R2在開關(guān)的IN引腳作用一個(gè)高電平，使NO引腳連接到COM端。NO引腳通過1.5kΩ上拉電阻R1連接至COM引腳的無效1-Wire輸出端。這些配置等效于DS2409的上電狀態(tài)。

　　為了打開U2上的1-Wire輸出，主機(jī)將PIO-A打開，如同在U2的IN引腳作用一個(gè)低電平。使模擬開關(guān)的COM端從NO切向NC，接通1-Wire總線。將PIO-A關(guān)閉，則關(guān)閉1-Wire輸出。主機(jī)也可以對(duì)PIO-B進(jìn)行獨(dú)立于PIO-A的操作，如替代DS2409手動(dòng)模式下的控制輸出或用來控制其它類似R1/R2/U2的電路?？刂苾蓚€(gè)模擬開關(guān)時(shí)，1-Wire主機(jī)必須保證只有一個(gè)1-Wire輸出通道打開。這些可以通過軟件實(shí)現(xiàn)，也可以通過更安全的連接邏輯完成，即通過PIO-A ^ /PIO-B和/PIO-A ^ PIO-B組合邏輯控制模擬開關(guān)。PIO-B也可以用于事件檢測(cè)(條件搜索)和短路檢測(cè)(虛線)。但不可模擬輸出有效前發(fā)出一個(gè)復(fù)位脈沖的情況。

　　圖7. DS2409部分替代電路，U1可以選用DS2406、DS2413或DS28E04

　　DS2406可尋址開關(guān)

　　圖7所示電路已經(jīng)用DS2406可尋址開關(guān)進(jìn)行測(cè)試。模擬開關(guān)(MAX4561)的IN引腳連接到DS2406的PIO-B。PIO-A用來控制輸出，開啟LED。通過Write Status命令(代碼55h)控制存儲(chǔ)器0007h (SRAM控制位)操作PIO，該SRAM控制位的第6位直接控制PIO-B通道的狀態(tài)。圖8顯示了輸出使能過程，圖中頂部波形圖是CRC16字節(jié)(1Fh，E2h)，跟隨在0007h單元寫入的3Fh數(shù)據(jù)字節(jié)之后。底部波形是PIO-B的跳變波形，控制模擬開關(guān)。在CRC16字節(jié)之后的復(fù)位/應(yīng)答周期結(jié)束之前，不會(huì)出現(xiàn)1-Wire總線輸出波形(中間波形)。圖8并未顯示復(fù)位/應(yīng)答周期。

　　圖9顯示了關(guān)閉輸出的過程，頂部波形是跟隨在寫入0007h單元的7Fh數(shù)據(jù)字節(jié)之后的CRC16字節(jié)(1Eh，12h);底部波形是控制模擬開關(guān)的PIO-B的跳變波形;PIO-B狀態(tài)轉(zhuǎn)變后，1-Wire輸出(中間波形)終止，然后主機(jī)發(fā)出復(fù)位/應(yīng)答脈沖。圖9并未顯示復(fù)位/應(yīng)答周期。

　　除了向狀態(tài)寄存器寫入命令以改變PIO狀態(tài)外，PIO還可以由Channel Access命令(代碼F5h)控制，但本文沒有介紹該操作。另請(qǐng)注意，DS2406在斷電后不到1分鐘之內(nèi)執(zhí)行了一次上電復(fù)位操作。而DS2409在斷電后或1-Wire輸入斷開(低電平)大約幾個(gè)毫秒后執(zhí)行上電復(fù)位操作。DS2406將鎖存其PIO狀態(tài)，由此，該器件支持事件檢測(cè)(條件搜索)和短路檢測(cè)(虛線)。通過Channel Access命令清除閉鎖狀態(tài)(通道控制字節(jié)1)。

　　圖8. 利用DS2406進(jìn)行部分替代，輸出有效

　　圖9. 利用DS2406進(jìn)行部分替代，輸出禁止

　　DS2413可尋址開關(guān)

　　按照?qǐng)D7所示電路對(duì)DS2413可尋址開關(guān)進(jìn)行了測(cè)試。模擬開關(guān)的IN引腳與DS2413的PIO-A連接。PIO-B用于控制輸出，點(diǎn)亮LED。通過PIO Access Write命令(代碼5Ah)實(shí)現(xiàn)PIO的操作，圖10所示為輸出使能過程。頂部波形是PIO輸出數(shù)據(jù)字節(jié)(第一個(gè)是原碼FEh，隨后是反碼01h)，然后是AAh確認(rèn)字節(jié)，以及新的PIO引腳狀態(tài)(3Ch)。PIO-A (底部波形)用于控制模擬開關(guān)，其狀態(tài)在PIO輸出數(shù)據(jù)字節(jié)的反碼之后發(fā)生改變。因此，確認(rèn)字節(jié)和PIO引腳狀態(tài)在1-Wire輸出通道出現(xiàn)(中間波形)。為了確?？偩€的從機(jī)與主機(jī)同步，主機(jī)必須發(fā)出復(fù)位/應(yīng)答脈沖。

　　圖10. 利用DS2413進(jìn)行部分替代，輸出有效

　　圖11. 利用DS2413進(jìn)行部分替代，輸出禁止

　　圖11所示為輸出禁止波形。頂部波形是PIO輸出數(shù)據(jù)字節(jié)(第一個(gè)是原碼FFh，隨后是反碼00h)。確認(rèn)字節(jié)和新的PIO引腳狀態(tài)(3Ch)并未在圖中表示出來。PIO-A (底部波形)用于控制模擬開關(guān)，其狀態(tài)在PIO輸出數(shù)據(jù)字節(jié)的反碼之后發(fā)生改變。確認(rèn)字節(jié)和PIO引腳狀態(tài)沒有通過1-Wire輸出(中間波形)。

　　請(qǐng)注意，DS2413與1-Wire總線斷開5分鐘后，執(zhí)行一次上電復(fù)位。而DS2406在1分鐘內(nèi)即進(jìn)行上電復(fù)位。DS2413并不鎖存引腳狀態(tài)，因此它不支持條件搜索，但可以實(shí)現(xiàn)短路檢測(cè)(虛線)。