[参考译文] ADC 隔离器件

大家好、Manjunath、

感谢您发帖到 E2E！ 如果这是唯一需要隔离的信号、则可以在此处使用 ISO7710等单通道器件。 这是一个2.25至5.5V 的器件、因此需要降低12V 输入信号以实现与隔离器的兼容性。

对于1.8V 输出、ISO7021或 ISO7041支持1.8V、因此即使仍需要调节输入信号、如果隔离侧(Vcc2)由1.8V 供电、输出信号电平也将与1.8V ADC 输入兼容。

TI 的数字隔离器采用输出缓冲器设计、因此无需在隔离器和 ADC 之间使用外部缓冲器。 系统类似于下面的方框图：


请务必告知我们是否可以使用 ISO7021 (未使用的通道配置正确)。 要隔离的该信号的数据速率是多少？


感谢你能抽出时间、
Manuel Chavez

您好、Manuel、

感谢您的回复、

如何将 ADC 电平从12调节到1.8？

大家好、Manjunath、

没问题！ 很抱歉、我没有提前澄清、但要隔离的信号是数字信号还是模拟信号？ 我之前建议的是隔离低电平= 0V 和高电平= 12V 的数字信号、如复位、CS 或数据线。

如果0V - 12V 信号是模拟信号、则上述解决方案不足以隔离 ADC 输入信号。 在这种情况下、模拟信号需要隔离、但这不是一种用于实现信号完整性或成本的可靠方法。

另一种可能的替代方法是将数据线与 ADC (SPI、LVDS、I2C、线路)隔离开来、而不是隔离模拟输入信号。 这在您的系统中是可行的、还是原始想法？


我对这种混乱表示歉意。


周末愉快！
Manuel Chavez

此外、我们还需要2个数字输出引脚、信号为5V、

但我的 MCU 输出将是1.8V。

您将在此处建议 UA 的隔离是什么？

您好、Manuel、

我已更新设计、请在随附的文件中找到它。

e2e.ti.com/.../GPIO_2700_s.pdf

引脚

总共2个具有12V 输入的数字输入和1个具有5V 输出电平的数字输出。

1.设计是否足够？

2.隔离12V 电源、但如电路所示隔离5V 电源、并将隔离式和外部 GND (12V 电源 GND)短接在一起、这是否起作用？

也应该隔离3伏或12伏电压？

请建议。

电压

请提出建议

[ 逻辑论坛中的答案相同。]

R34/R35分压器不会生成有效的逻辑电平。 若要设置 B→A 方向、请丢弃 R34；但可以将 DIR 直接连接到 GND。

单向降压转换可通过具有可过压输入的缓冲器来完成；您可以使用 SN74LVC2G17-Q1替换 U21。

CMOS 输入不得悬空；U22的接地引脚 C 和 D。

这三个电平转换器不支持隔离式电源、需要在两侧使用公共接地。 当您将所有接地端连接在一起时、隔离电源毫无意义。 如果确实需要隔离、则还必须使用 ISO7731-Q1等真正的隔离器隔离这三个信号。 (它不能低于2.5V 或高于5V、因此您仍然需要电平转换器。)

您好 、Clemens Ladisch、

请查找随附的更新设计。

e2e.ti.com/.../8585.GPIO_2700_s.pdf

R34/R35 分压器不会产生有效的逻辑电平。 若要设置 B→A 方向、请丢弃 R34；但可以将 DIR 直接连接到 GND。

Manjunath：注意。

 2. 单向降压转换可通过具有可过压输入的缓冲器完成；您可以将 U21替换为 SN74LVC2G17-Q1。

Manjunath：“SN74LVC2G17-Q1”不会将电压从5V 转换为1.8V。

 3. CMOS 输入不得悬空；U22的接地引脚 C 和 D。

Manjunath：谢谢。

4.我们目前正在为应用寻找数字隔离器。

i.我们需要隔离2个数字输入、其数字线路电压将为12V

二、一个电压电平为5V 的数字输出

三 主 MCU 仅接受1.8V 电平。

因此、对于数字输入、考虑到来自外部世界的情况、首先我需要将12V 电平调节到5V 电平、然后我需要将其隔离、然后再次将电压转换到1.8V。 我在这里吗？

对于数字输出、我需要隔离、然后将电压转换为1.8V。

请检查随附的原理图并查看相同的原理图。

Manjunath

当您在 VCC = 1.8V 的情况下运行 SN74LVC2G17-Q1时、它会在其输入端接受5V 信号(请参阅建议运行条件表中的 VI)、并输出1.8V 信号。

您的隔离架构基本上是正确的。 但是、INx 引脚用于进入 ISO 芯片的信号、OUTx 引脚用于从其输出的信号；您必须对其进行交换。 (ISO7731-Q1比 ISO7742-Q1便宜。)

感谢您的回复、

1.我在设计中更新了 SN74LVC2G17-Q1 (假设输出电平等于 VCC、输入线路可以处理 VCC 电压高达5.5V 的电压)。

我还更新了 ISO7742-Q1的说明

e2e.ti.com/.../GPIO_2700_s_5F00_1.pdf

2.关于 ISO7731-Q1、它有3个通道、其中2个是正向通道、1个是反向通道。 但我们需要2个反向(数字输出线路)和1个正向(1个数字输出线路)。

因此、我选择了 ISO7742-Q1。

请建议

Manjunath  

LVC1G17可以向下转换、但不能向上转换。 要将1.8V 信号转换为5V、您仍然需要 SN74LVC1T45-Q1。

ISO7731-Q1实际上具有一个正向通道和两个反向通道、正是您所需的：

大家好、Manjunath、

感谢您更新原理图并选择 ISO7742。 这是一款较新的隔离器、在 CD40109B-Q1和 SN74LVCxxxx 器件之间工作良好。 接地分离在原理图上也是正确的、我有几个小的注释：

1. R36可增加至1kΩ Ω、以减少由于接地电压差而导致的瞬变
2. ISO7742 (引脚4)的未使用通道 INB 应连接到 VCC_5V、其默认输出状态。 该引脚和使能1和2 (引脚7和10)应通过4.7kΩ Ω 电阻器连接到 VCC_5V。
3. 隔离变压器750315240适用于此系统、但它适用于没有 LDO 的应用、因此如果 SN6505输入 Vcc 电压因任何原因下降5%以上、LDO 可能会下降。

大家好、Clemens、

感谢您在本主题中的回答！ 您的见解非常有用、我感谢您在周末提供的支持。


尊敬的、
Manuel Chavez

感谢您的回答。

在设计中、12V 电源直接来自外部电源、但不是隔离式电源、那么好吗？

2. 可以将 R36增加到1kΩ Ω 以减少接地电压差引起的瞬变

Manjunath：已记录并更新

  ISO7742 ( 引脚4)的未使用通道 INB 应连接到 VCC_5V、其默认输出状态。 该引脚和使能1和2 (引脚7和10)应通过4.7kΩ Ω 电阻器连接到 VCC_5V。

Manjunath：已记录并更新

隔离 变压器750315240非常适合用于此系统、但它适用于没有 LDO 的应用、因此如果 SN6505输入 Vcc 电压因任何原因下降5%以上、LDO 可能会下降。

请查找更新的原理图。

e2e.ti.com/.../2664.GPIO_2700_s_5F00_1.pdf

Manjuanath

大家好、Manjunath、

是的、CD4010B 的12V 电源和输入信号可以不进行隔离。

此 LDO 选择对于压降裕度也更好、但最佳做法是选择匝数比更高的变压器、如750316031。 此变压器可在 LDO 运行时用于5V：5V。


谢谢、
Manuel Chavez

您好、Manuel、

感谢您的评论、

可以只使用"750315240"、其中它为1：1.1、对于5V 输入、输出将为5.5V、LDO 压降为0.25V。

我已经更新了设计、并在最后一次进行了同样的审阅(不包括隔离式电源部分)

e2e.ti.com/.../8562.GPIO_2700_s_5F00_1.pdf

另一个问题、我的初始问题是有关输入 ADC 引脚隔离的问题。
应提供两个模拟输入通道、
由于我们的主 MCU 接受1.8V 电压 LEVs、因此每个通道都应隔离并具有过压保护。

我可以使用相同的"ISO7742QDWQ1"数字隔离器吗？ 那么、如何将5V 电平转换为1.8V 电平？

请建议如何操作、

谢谢  

Manjunath。

大家好、Manjunath、

不用客气！

[引用 user="Manjunath G14"]只需使用"750315240"即可，其中它为1：1.1，对于5V 输入，输出将为5.5V，LDO 压降为0.25V。

我理解这在数学上是有效的、但我之前建议选择匝数比更高的变压器、这样可以在发生任何意外瞬态或负载情况时提供系统运行裕度。 如果预计会暴露在高温下、系统效率低下也会影响隔离式电源、例如 LDO 在高温下的450mV 压降电压、如其数据表的第7.6节所示：



除了这个问题、从隔离的角度来看、原理图看起来不错。 最后一个建议是通过与 EN 引脚类似的 A 4.7kΩ 将 INB 连接到 VCC_5V。

[引用 user="Manjunath G14">另一个问题、我的初始问题是有关输入 ADC 引脚隔离的问题。
应提供两个模拟输入通道、
每个通道都应进行隔离。由于我们的主 MCU 接受1.8V 电压 LEV[/报价]、因此具有过压保护功能

我记得这个问题。 隔离 ADC 的数字信号比隔离模拟线路更可靠且更便宜、因此可以使用与 GPIO 原理图类似的方法：请告诉我下面的方框图是否可用于此解决方案。



此处可使用 ISO7742、但对于当前使用的 ISO7742、可能没有足够的未使用通道来添加 ADC 数据线。 您的 ADC 使用哪种协议进行数字通信？


感谢你能抽出时间、
Manuel Chavez

您好、Manuel、

感谢您的回复、

关于变压器、我了解到、

关于数字 I/O、我已在 INX 引脚上添加了4.7K、

关于 ADC、请找到所附的原理图并查看相同的原理图。  

e2e.ti.com/.../Digital-IOs.pdf

大家好、Manjunath、

感谢您的确认。 关于 ADC 原理图：

• 5V 模拟信号(ADC 输入)是差分信号还是 ADC 的两个独立通道？
• 5V ADC 的信号是单向还是双向的？
• 原理图左侧的数字信号用于1.8V MCU 的输入

ADC 应置于 ISO7742之前、并隔离数字输出信号、如下图所示：




谢谢、
Manuel Chavez

您好、Manuel、

再次感谢您的响应。

它是一个独立的5V 模拟通道、不是差分通道。

信号是单向的。 它们直接取自5V 传感器、其中传感器将输出0-5V 模拟值。

大家好、Manjunath、

当然，我很高兴能提供帮助。

它是一个独立的5V 模拟通道、不是差分通道。

谢谢

信号是单向的。 它们直接取自5V 传感器、其中传感器将输出0-5V 模拟值。

谢谢


该系统将使用哪个 ADC 器件型号？ 这将有助于确定用于隔离的数字通信线路的结构。


尊敬的、
Manuel Chavez

您好、Manuel、

我对 ADC 器件也不了解、我们的设计是采用主 LTE Cat M1技术的定制 PCB、

因此、只要提供一个选项、就可以将任何传感器数据连接到这些线路。

谢谢

Manjunath

大家好、Manjunath、

传感器数据的频率是多少？ 所需的数字信号分辨率是多少？

推荐 ADC 可能不是我所能提供的帮助、但我可以向您推荐合适的团队。 此外、如果已知 ADC 到 MCU 的通信协议(如 SPI)、我可以帮助选择合适的数字隔离器。

请告诉我是否已确定。


谢谢、祝您度过愉快的周末、
Manuel Chavez

您好、Manuel、

谢谢、

ADC 分辨率为12位、现在不知道传感器数据的频率、

但我们没有使用任何 ADC 通信协议(如 SPI)、它只是一个单通道模拟数据、它将改变0-5V 电压电平。 就这些。

考虑到这一点、请找到所附电路并进行检查、我首先需要隔离、然后使用转换器进行电平转换、这是否可行？

另一个问题是、如果 ISO7742输入端的模拟信号电压电平为3V、那么输出端的电压是否相同？

此致

Manjunath

大家好、Manjunath、

感谢您提供信息。 数字隔离器只能隔离二进制(数字或高/低)数据。 如果将模拟信号输入到隔离器、则根据内部阈值、输出将为 Vcc (高电平)或 GND (低电平)。

因此、无论使用哪种通信协议、模拟信号和数字隔离器之间都需要一个 ADC。 该协议会影响需要多少个数字隔离通道及其正向/反向配置。

数字隔离器输出电平将是本地 GND 或 Vcc 电位、分别表示数字低电平和高电平。


最棒的
Manuel Chavez

是的、Manuel 理解、

那么、您能否建议我如何隔离单个模拟线路？

大家好、Manjunath、

可以考虑使用 ISO122隔离式放大器器件。 该器件需要在隔离侧和非隔离侧使用5V 电源、但可在隔离式输出端使用衰减电路将信号降低至较低的范围、如1.8V、如下所示：


这在您的系统中是可行的吗？


谢谢、
Manuel Chavez

请您分享完整的电路块。

谢谢

Manjunath

大家好、Manjunath、

请允许我在下周一或星期二之前分享这些电路块。


感谢你能抽出时间、
Manuel Chavez

好的、Manuel。

此致。

Manjunath

您好、Manuel、

正在等待您的回复。

您好、Manuel、

感谢您的回复。

您共用的电路主要用于交流信号、对吧？

我的要求是测量直流电压。

供您参考：下面是我们将使用的传感器规格。

"传感器类型：土壤湿度传感器。

距离 b/ Sensosr 和 PCB：5米

数字输出接口：模拟值0V-5V，单端

准确度：+-4%"

如果上述电路也可用于直流、那么在运算放大器之后、我应该使用分压器将5V 电平转换为1.8V、对吧？

大家好、Manjunath、

ISO224输入针对感应信号进行了优化、因此我不会产生任何不兼容性。 由于 ISO224还具有内部1/3 V/V 增益、因此无需额外的衰减器。 标有"Vout"的输出电压范围为0V -~1.7V。

您是否可以通过测试来确认此解决方案？


谢谢、
Manuel Chavez

您好、Manuel、

请找到所附的原理图并查看相同的原理图。

您期望测试程序如何？

谢谢

Manjunath