Reference Design of a 1-Wire® Bidirectional Voltage-Level Translator for 1.8V to 5V
説明
はじめに
FPGA、マイクロプロセッサ、DS2482-100、およびDS2480Bなどのデバイスは、1-Wireマスターデバイスの例です。1-Wire/iButton®スレーブデバイスはマキシムによって製造され、一般的に2.8Vから5.25Vまで動作する広範囲な製品ファミリから成ります。1-Wireマスターとスレーブデバイスは以前から伝統的な5Vオープンドレインロジックでした。今日、設計者は1-WireマスターIOを1.8Vで動作させるためにオープンドレインロジックを必要とします。ほとんどの1-Wireスレーブデバイスが5Vで問題なく動作できる一方で、それらのほとんどのデバイスは1.8Vで動作することができません。双方向電圧レベル変換回路は、この制限を克服するために必要とされます。このRD (リファレンスデザイン)ではMaxim®のMAX3394Eを特徴とし、これらのアプリケーションのための双方向電圧レベル変換器です。
電圧レベル変換器
MAX3394Eは、3mm x 3mmの8ピンTDFNパッケージで利用できるデュアルレベル変換器です。その内蔵スルーレート強化回路の効果によって、高容量性負荷の駆動に理想的です。1-Wireスレーブデバイスはしばしば、500pFを超える容量性負荷となることがあります。MAX3394EのVCC I/Oピンは±15kVのHBM (ヒューマンボディモデル)まで保護されており1-Wireマスターを保護します。1-Wireバスアーキテクチャはしばしば外界とインタフェイス接続されるため、HBMが不可欠です。しかし、オプションの抵抗値が低いプルアップ抵抗(R3)、そして1-WireスレーブデバイスのESD保護としてDS9503Pを追加することが推奨されます。
アプリケーション回路
図1の回路は、オープンドレインシステムで1.8V～5Vの双方向電圧レベル変換を実行するのに用いられるMAX3394Eを示しています。
図1. 1.8V～5Vへの1-Wire双方向電圧レベル変換の回路図。I/O VLピンとI/O VCCピンが約10kΩの内部プルアップを持つことに注意してください。
このリファレンスデザインのためのBOM (部品表)を、表1に示します。
| Item | Quantity | Reference | Part | Manufacturer | Part Number |
| 1 | 1 | C1 | 1.0µF 0402 | Panasonic | ECJ-0EB0J105M |
| 2 | 2 | C2, C3 | 0.1µF 0201 | Panasonic | ECJ-ZEB0J104K |
| 3 | 1 | Q1 | BSS84-7-F | Diodes, Inc/Zetex | BSS84-7-F |
| 4 | 1 | R1 | 33Ω 0201 | Panasonic | ERJ-1GEJ330C |
| 5 | 1 | R2 | 10kΩ 0402 | Panasonic | ERJ-2RKF1002X |
| 6 | 1 | R3 | 10kΩ 0402 | Panasonic | ERJ-2RKF1001X |
| 7 | 1 | R4 | 2.2kΩ 0402 | Panasonic | ERJ-2RKF2201X |
| 8 | 2 | CH1, CH2 | TEST POINT | N/A | N/A |
| 9 | 1 | U1 | MAX3394E | Maxim | MAX3394EETA+ |
計測波形/試験結果
図2～5の試験結果は、回路の評価基板より得られました。 セットアップ：
- VL = 1.8V
- VCC = 5.0V
- CH1：1-Wireマスター(OW_MASTER)
- CH2：DS1920 (OW_SLAVE)
- OW_SLAVEワイヤ長：2.4m (max)
- 試験結果は、図1のオプションの強いプルアップ回路を含みませんでした。
- 室温測定のみ
図2. 1-Wireリセットのスコーププロットは、プレゼンスパルス振幅はわずか250mVしかなく、0.4Vの一般的な1-WireマスターVILの最大値より低いMAX3394Eのパフォーマンスを示します。
図3. 1-Wire書き込みのスコーププロット、1タイムスロットがクリーンtLOW1 < 15µsとなっています。
図4. 1-Wire書き込みのスコープスロット、0タイムスロットが60µs < tLOW0 < 120µsとなっています。
図5. 1-Wire読み込みのスコープスロット、アクティブな1-Wireスレーブオープンドレインリターンおよび0.4Vの一般的な1-WireマスターVIL最大限より低い0タイムスロット
結論
1.8Vから5Vへの1-Wire双方向ロジックレベル変換のためのこのRDは、一般的な1-Wireスレーブデバイスを駆動します。設計図が造られたのち試験されました。回路図、BOM、および一般的な波形が示されています。
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