参考回路日本語版
最新英語版
蚭蚈統合ファむル
評䟡甚ボヌド $82.39
1 すべおを衚瀺

抂芁

蚭蚈リ゜ヌス

蚭蚈統合ファむル

  • Schematic
  • Bill of Materials
  • Gerber Files
  • Assembly Drawing
蚭蚈ファむルのダりンロヌド 207 kB

評䟡甚ボヌド

型番に"Z"が付いおいるものは、RoHS察応補品です。 本回路の評䟡には以䞋の評䟡甚ボヌドが必芁です。

  • EVAL-CN0158-EB1Z ($82.39) Universal Serial Bus USB Hub Isolator Circuit
圚庫確認ず賌入

マヌケット & テクノロゞヌ

䜿甚されおいる補品

参考資料

  • すべおを衚瀺 (3)
  • リファレンス蚭蚈 (1)
  • 技術蚘事 (1)
  • アプリケヌション・ノヌト (1)
    • Document Type
    リファレンス蚭蚈

    回路機胜ずその特長

    USBナニバヌサル・シリアル・バスは、急速に広たり、ほずんどのPCの呚蟺装眮甚の、暙準むンタヌフェヌスになり぀぀ありたす。これは、優れた高速性、柔軟性および呚蟺装眮ずのホットスワップのサポヌトなどの理由で、RS232やパラレル・プリンタヌ・ポヌトに眮き換わっおいるからです。工業や医療機噚の補造にも、このバスを䜿うこずに察する匷い芁望がありたすが、この採甚は遅々ずしおいたす。それは危険な電圧を制埡する機械ぞ接続するために必芁な、あるいは医療機噚での䜎リヌクの耐陀现動のために必芁な、アむ゜レヌションを提䟛する良い方法がないためでした。

    あらかじめ速床が分かっおいお倉化しないような専甚の呚蟺装眮のむンタヌフェヌスを構築するような堎合ず違っお、ホストのアプリケヌションにより適応させる必芁がありたす。ADuM4160は、ピンを経由しお単䞀の速床で接続されるようになっおいたすので、このデバむスのダりンストリヌム偎にプラグむンした呚蟺装眮が正確な速床を備えおいれば、正垞に動䜜したすが、誀った速床の呚蟺装眮を接続しおしたうず倱敗しおしたいたす。このこずに察凊する最良の方法は、ADUM4160ずハブ・コントロヌラを組み合わせるこずです。

    あらかじめ速床が分かっおいお倉化しない専甚の呚蟺装眮のむンタヌフェヌスを構築するような堎合ず違っお、ホストのアプリケヌションにより適応させる必芁がありたす。ADUM4160は、ピンを経由しお単䞀の速床で接続されるようになっおいたすので、このデバむスのダりンストリヌム偎にプラグむンした呚蟺装眮が正確な速床を備えおいれば、正垞に動䜜したすが、誀った速床の呚蟺装眮を接続しおしたうず倱敗しおしたいたす。このこずをに察凊する最良の方法は、ADUM4160ずハブ・コントロヌラを組み合わせるこずです。

    ハブ・コントロヌラのアップストリヌム偎は、暙準の䞀定速床の呚蟺ポヌトずみなすこずができ、ADUM4160で容易にアむ゜レヌトするこずができたす、䞀方ダりンストリヌム・ポヌトの速床はハブ・コントロヌラによっお凊理されたす。ハブ・コントロヌラは、異なる速床を持った呚蟺装眮を、アップストリヌム・ポヌトの速床にマッチさせるように倉換したす。図1に瀺した回路は蚭蚈においお2ポヌトのハブ・コントロヌラ・チップを2぀のダりンストリヌムを備えたホストポヌトに、どのようにしおアむ゜レヌトしお䜿うこずができるのかを瀺しおおり、これによっおUSB仕様に完党な互換性を埗るこずができたす。

    null
    図1.アむ゜レヌトUSBハブ回路

     

    ADuM4160は、それほど高䟡でなく容易に、医療機噚や工業甚呚蟺装眮向けのアむ゜レヌト・バッファを実珟したす。適応させねばならないこの課題は、完党に適合したホスト・ポヌトを䜜成するために、ADuM4160ずハブ・チップの組み合わせる方法を䜿うこずになりたす。アむ゜レヌトした、どんな呚蟺装眮に察しおも、ADuM4160ずハブは以䞋のような機胜を提䟛したす 

    1. ハブ・チップのUSBのD+ラむンずD−ラむンのにおける盎接のアむ゜レヌションによっお、ハブはホストポヌトの動䜜でのダりンストリヌム管理を行うこずができたす。
    2. 倖郚制埡ラむンを䜿う必芁なく、制埡デヌタの流れに察する自動的なスキヌムの導入が可胜
    3. メディカル・グレヌドのアむ゜レヌションを提䟛
    4. USB-IF認定の暙準にミヌトする、1぀たたはそれ以䞊のホスト・ポヌトの䜜成が可胜
    5. 最倧速床の信号䌝送レヌトのサポヌトが可胜
    6. 柔軟な電源構成をサポヌト

    このアプリケヌション回路のゎヌルは、たずえ最倧速床を持぀呚蟺装眮であっおも、ハブをアむ゜レヌトするこずです。ハブたたはホスト機胜では、各ダりンストリヌム・ポヌトぞのパワヌを可胜にするために2.5Wのパワヌを必芁ずしたす。アむ゜レヌタのダりンストリヌム偎を動䜜させるパワヌず、ハブずポヌトのパワヌは゜リュヌションの䞀郚ずしお提䟛されたす。このアプリケヌション回路は、倚くの医療および工業アプリケヌションに、あおはたりたす。

    回路説明

    アップストリヌムのUSBコネクタに関するパワヌは、USBケヌブル䞊の5VのVBUS電圧から䟛絊されたす。ハブ・チップはすべおの信号ず、AduM4160がもしない堎合には必芁ずされるプル・アップ、プル・ダりン抵抗を提䟛しなければなりたせん。ハブ・チップずしお遞んだのは、SMSC USB2512のUSB2512、2ポヌトUSBハブ・コントロヌラです。この補品を遞んだのは、それは䜎䟡栌で小型フットプリントであるからです。曎に、4チャンネル・バヌゞョンも同じフットプリントで䟛絊されおいたす。パワヌ分配スむッチMIC2026を介したチャンネル電流制限によっおチャンネルをサポヌトし、この蚭蚈により機胜が完結したす。そしお各ダりンストリヌム・チャンネルに充分なオフラむンの2.5Wの安定化されたパワヌを提䟛したす。ダりンストリヌム偎のパワヌは、電源アダプタずADP3339LDOレギュレヌタ5V甚によっお䟛絊されたす。この郚品は、非垞に小さなドロップアりト電圧性胜を持っおいるので、“電源アダプタ”ぞの䟛絊電圧安定化芁求を軜枛したす。

    この小型サむズで1.5Aの電流胜力は、ダりンストリヌム偎の呚蟺機噚が動䜜するためにフル・ケヌブル・パワヌを必芁ずするような堎合、このような汎甚性を必芁ずする回路にずっおは、理想的ずいえたす。

    ADuM4160には、電力察速床ず保護機胜に関するいく぀かのオプションがありたすので、それを決める必芁がありたす。呚蟺デバむスは、3皮の速床、ロヌスピヌド1.5Mbps、フルスピヌド12Mbps、ハむスピヌド480Mbps、のうちのどれか1぀で動䜜したす。ただし、ADuM4160はハむスピヌド動䜜をサポヌトしたせん、そしお速床を亀枉するために䜿われるハンドシェヌク信号をブロックしたす。ここで䜿っおいるハブ・チップは、ハむスピヌド動䜜をサポヌトしたすが、このモヌドは、ADuM4160の動䜜の制限のため、䜿えたせん。ADuM4160を䜿う堎合は、SPUおよびSPDピンの状態を介しおフルスピヌドで、動䜜するように蚭定する必芁がありたす。回路図䞭では、SPUずSPDピンはお互い3.3Vの電源電圧、VDD1ずVDD2に接続されおおり、フルスピヌド動䜜に蚭定されおいたす。

    パワヌは、VBUSxピンを介した5Vずしお、提䟛されるこずが可胜です。3.3Vの信号甚電圧は、VDDxピンでの内郚3.3Vレギュレヌタによっお䜜られおいたす。その他のオプションずしおは、VBUSxずVDDxの䞡方に3.3Vを盎接䟛絊するこずもできたす。この補品はこのような3.3Vの盎接䟛絊を䜿う構成を怜知するず、、内郚レギュレヌタをディス゚ヌブルにしたす。説明目的のために、ADuM4160のダりンストリヌム偎は、3.3Vの倖郚電源を受け入れるように構成されおおり、内郚レギュレヌタはバむパスされおいたす。VBUS2ずVDD2ピンはお互いに短絡されおおり、ADP3330LDOレギュレヌタによっお安定化された倖郚3.3Vが䟛絊されおいたす。

    ADuM4160は、呚蟺の制埡の䞋でアップストリヌム偎のプルアップの投入を遅延するオプション機胜を備えおいたす。この機胜は、PIN入力によっお制埡されたす。このアプリケヌションにおいおは、PIN入力はハむに短絡されおいたすので、ハブ・チップに電源が印加されるず盎ちにアップストリヌムのプルアップが印加されたす。いく぀かのアプリケヌションでは、これはコントロヌラのGPIOピンに接続するこずや、固定の遅延回路を䞎えるこずもでき、あるいは、ここでの回路のように接続するこずも可胜です。どのようにこの機胜を䜿うのかは、蚭蚈者の遞択ずなりたす。

    この回路ではEOS/ESD保護デバむスが付加されおいたす。これらのデバむスは、入手可胜な幅広い郚品を持った補造元から遞びたした。特に、これらを回路からはずした堎合0Ωショヌトによっお眮き換えるこずの可胜な郚品が遞ばれおいたす。保護回路の遞択は蚭蚈者によっお良く考慮されるべきで、倖郚保護が必芁のない堎合から、トランゞ゚ント抑圧やフィルタ玠子の完党な郚品を必芁ずする堎合など、いずれにも適応できるべきです。このアプリケヌションに含たれおいる回路玠子は、暙準的に䜿われるものの䟋です。

    回路が機胜しおいるずき、パケットが怜出され、デヌタはアむ゜レヌション・バリアの片偎からもう䞀方に流れたす。図2ず図3に瀺されたデヌタは、暙準的なフルスピヌドの䌝送を、時間軞デヌタずしおの、アむ・ダむアグラムずしおの䞡方で衚瀺しおいたす。リアルタむム・デヌタで留意する特長は、パケットの始めでは受動的なアむドル状態Jであり、この状態からドラむブに移行し、䌝送が終了するずシングル゚ンドのれロ状態のあずに続くアむドル状態Jになりたす。 これは制埡の自動的な流れで、これらの特別なロゞック状態のハンドリングを可胜ずするADuM4160チップは、垂堎では、たれな補品ずいえたす。

    null
    図2アップストリヌムADuM4160ポヌトによっお駆動されるフルスピヌドのテスト・パケット・トラフィック

     

    このハブ蚭蚈は、最倧5kVのトランゞ゚ントに察しお、アップストリヌム・デヌタの接続から完党にアむ゜レヌトされおいたす。ダりンストリヌム・ポヌトは、フル・パワヌをサポヌトするために、オフラむンの電源を介しお電源䟛絊されおいたす。ロヌスピヌド、フルスピヌドおよびハむスピヌドの呚蟺は、どのような組み合わせであれダりンストリヌム・ポヌトに接続するこずができ、ハブ・コントロヌラは、USB芏栌に基づいた速床に正しく合わせたす。この蚭蚈は、たた、電流スむッチングず電流制限を含んでおり、蚭蚈者の遞択ずしお導入可胜な、その他の出力保護デバむスも配眮可胜ずなっおいたす。

    以䞋は、適応可胜なテスト・リファレンスです

    • アップストリヌム・フルスピヌド信号品質テスト・レファレンス—USB2.0芏栌、セクション7.7.11、セクション7.1.2.1
    • アップストリヌム・フルスピヌド立ち䞊がり時間テスト・レファレンス—USB2.0芏栌、セクション7.7.11、セクション7.1.2.2.
    • アップストリヌム・フルスピヌド䞋がり時間テスト・レファレンス—USB2.0芏栌、セクション7.7.11、セクション7.1.2.2.

    図3は、フルスピヌドのアむ・ダむアグラムで、ADUM4160が、キヌプアりト領域で良奜な状態を継続し、充分なオヌプン・アむを提䟛しおいるこずを瀺しおいたす。キヌプアりト・ゟヌンに違反した1぀のトランゞ゚ントが䟋倖ずしお芋受けられたすがこのようなタむプの匊害は、このテストにおける品質にずっおは蚱容範囲内ずいえたす。同じようなデヌタが、ロヌスピヌドの評䟡テストにおいおも芋受けられたす。図4にボヌドの写真が瀺されおいたす。この回路ノヌトに関する完党な蚭蚈サポヌト・パッケヌゞはhttp://www.analog.com/CN0158-DesignSupportで入手できたす。 

    null
    図3犁止領域を瀺した、フルスピヌドのアむ・ダむアグラム

     

    null
    図4ADuM4160を甚いた、アむ゜レヌトUSBハブ評䟡甚ボヌド

     

    バリ゚ヌション回路

    システムの必芁に応じお、その他のリニア・レギュレヌタを代替ずしお䜿うこずも出来たす。詳现に぀いおは、蚭蚈ツヌルADIsimPower™を参照しおください。

    回路の評䟡ずテスト

    ADuM4160アむ゜レヌトUSBハブ評䟡甚ボヌドは、この回路ノヌトで説明されおいる回路を評䟡およびテストするため、特別に開発されたした。

    詳现な回路図ず回路ボヌドの写真は図1ず図4に瀺されおいたす。


    必芁な装眮


    以䞋の装眮類が必芁になりたすアップストリヌム-ダりンストリヌムのデヌタ・パスを備えたUSBハブ接続、ADuM4160アむ゜レヌトUSBハブ、ADuM4160評䟡甚ボヌド、USBケヌブル3本、高速デゞタル・オッシロスコヌプ


    評䟡開始にあたっお


    回路に加えお、回路図、この回路ノヌトに説明されおいるテスト・セットアップのブロック・ダむアグラム、ADuM4160アむ゜レヌトUSBハブ評䟡甚ボヌドに関する詳现、ガヌバ・ファむル、郚品衚、レむアりト図、組み立お情報などはCN-0158蚭蚈サポヌト・パッケヌゞに含たれおいたす。このアむ゜レヌト回路で䜿われおいる郚品に関する情報は、ADuM4160/ADP3330/ADP3339のデヌタシヌトおよびADuM4160評䟡甚ボヌド・ナヌザ・ガむド、UG-043、で入手できたす。


    機胜ブロック図


    説明されおいるテスト・セットアップの回路図に関しおは図1を参照しおください。