1-Wire?雙向電平轉(zhuǎn)換器(1.8V至5V)參考設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員要求1-Wire主機(jī)IO采用漏極開(kāi)路架構(gòu)，工作在1.8V。而多數(shù)1-Wire從器件無(wú)法工作在1.8V。本應(yīng)用筆記介紹了實(shí)現(xiàn)1.8V 1-Wire主機(jī)與5V 1-Wire從器件之間電平轉(zhuǎn)換的參考設(shè)計(jì)(RD)。該參考設(shè)計(jì)用于驅(qū)動(dòng)典型的1-Wire從器件，利用MAX3394E電平轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。

引言

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

現(xiàn)在，設(shè)計(jì)人員需要1-Wire主機(jī)IO提供1.8V的漏極開(kāi)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(shù)無(wú)法工作在1.8V。需要一個(gè)雙向電平轉(zhuǎn)換器克服這種限制。本參考設(shè)計(jì)(RD)采用Maxim?的MAX3394E雙向電平轉(zhuǎn)換器，用于解決這類(lèi)應(yīng)用中的問(wèn)題。

電平轉(zhuǎn)換器

MAX3394E雙向電平轉(zhuǎn)換器采用8引腳、3mm x 3mm TDFN封裝。借助其內(nèi)部擺率增強(qiáng)電路，可理想用于大電容負(fù)載驅(qū)動(dòng)。1-Wire從器件電容負(fù)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(hù)，為1-Wire主機(jī)提供保護(hù)。1-Wire總線通常用于連接外部世界，HBM保護(hù)是基本需求。推薦在上拉電阻(R3)、可選擇的強(qiáng)上拉電路以及1-Wire從器件處使用DS9503P以增強(qiáng)ESD保護(hù)。

應(yīng)用電路

圖1所示電路利用MAX3394E實(shí)現(xiàn)1.8V至5V雙向電平轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)采用漏極開(kāi)路端口。


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

該參考設(shè)計(jì)的BOM (材料清單)如表1所示。

表1. 材料清單

波形測(cè)量/測(cè)試結(jié)果

圖2至圖5是對(duì)評(píng)估電路板進(jìn)行測(cè)試得到的結(jié)果。

測(cè)試條件為：

• VL = 1.8V
• VCC = 5.0V
• CH1：1-Wire主機(jī)(OW_MASTER)
• CH2：DS1920 (OW_SLAVE)
• OW_SLAVE線長(zhǎng)：2.4米，最大值。
• 測(cè)試時(shí)沒(méi)有使用圖1中可選擇的強(qiáng)上拉電路。
• 僅在室溫下測(cè)量。

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


圖3. 1-Wire寫(xiě)操作波形，寫(xiě)“1”時(shí)隙，tLOW1 15μs。


圖4. 1-Wire寫(xiě)操作波形，寫(xiě)“0”時(shí)隙，60μs tLOW0 120μs。


圖5. 1-Wire讀操作波形，1-Wire從機(jī)漏極開(kāi)路端口返回的讀“0”時(shí)隙，電平低于典型1-Wire主機(jī)VIL的0.4V最大值。

結(jié)論

該參考設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)1.8V至5V 1-Wire雙向電平轉(zhuǎn)換，驅(qū)動(dòng)典型的1-Wire從器件。本文介紹了設(shè)計(jì)電路的搭建與測(cè)試，給出了電路原理圖、BOM及典型測(cè)試波形。