SPI串行外设接口是一种高速、全双工同步通信总线。由于只占用了芯片引脚上的四根导线,节省了芯片的引脚,同时也节省了空间,为PCB的布局提供了方便。由于这种简单易用的特性,许多AD转换器都使用SPI总线来传输数据。
SPI芯片:6N137在工业现场的数据采集中,由于现场情况复杂,节点间存在较高的共模电压,容易造成SPI接口无法正常工作,严重时甚至会烧毁芯片和仪器设备。因此,在强干扰环境或性能要求高的情况下,需要对SPI总线的所有通信节点进行电气隔离。传统的SPI总线隔离方式是光耦技术,利用光束隔离保护检测电路,提供高低压电气环境之间的安全接口。目前常用的是6N137光电隔离器件。以东芝的6N137为例。该器件工作电压为5V,最高速度为10Mbps,工作温度一般为0至70,隔离电压为2500Vrms。它采用DIP8型封装,每个芯片只提供一个隔离通道。这些特性限制了6N137在更高要求中的应用。
SPI隔离芯片:ADuM315x是ADuM315xADI公司推出的新型四通道数字隔离器,由于具有光电隔离器件无法比拟的诸多优势,在SPI总线等高需求场合有着广泛的应用前景。使用6N137隔离SPI的电路非常复杂,需要大量的电阻和三极管来保证6N137的正常工作。然而,ADI公司ADuM数字隔离器中的一个芯片ADuM315X可以完全取代上述整个电路。但它只需要通用集成电路的两个旁路电容就能正常工作。与基于光耦合器或数字隔离器的竞争解决方案相比,ADuM315x系列隔离器的速度快6倍以上,尺寸小80%,成本低85%。更快的SPI时钟速率有助于提高数据采集系统的吞吐量,从而提供更高的性能和更快的系统响应时间。的高度功能集成为系统设计人员提供了简单的高速SPI信号隔离解决方案,同时将通常所需的低速状态和控制信号集成在单个封装中。同时,ADuM315x系列支持许多高速和SPI通信应用,包括工业自动化、仪器仪表和电机控制中使用的分布式控制系统、可编程逻辑控制器和传感器监控器。与基于替代数字隔离器或光电耦合器的解决方案所需的18至32个元件相比,高度集成的ADuM315x SPI数字隔离器系列只需3个元件,简化了完整SPI数字隔离解决方案的设计。综合资料来源:21ic
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