在SPI总线中常用的6N137和ADuM315x两款隔离芯片分析

　　SPI即串行外围设备接口，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，由于其在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，出于这种简单易用的特性，很多AD转换器都以SPI总线方式传输数据。

　　SPI隔离芯片:6N137

　　在工业现场的数据采集中，由于现场情况十分复杂，各个节点之间存在很高的共模电压。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，在强干扰环境中，或是高的性能要求下，就必须对SPI总线各个通信节点实行电气隔离。传统的SPI总线隔离方法是光耦合器技术，使用光束来隔离和保护检测电路以及在高压和低压电气环境之间提供一个安全接口。目前一般使用6N137光电隔离器件，以Toshiba公司的6N137为例，该器件工作电压为5V，最高速率10Mbps，工作温度一般为0℃到70℃，隔离电压2500Vrms，并且以DIP8型封装，每个芯片仅提供一个隔离通道。这些性能已经限制了6N137在更高要求的环境中应用。

　　SPI隔离芯片:ADuM315x

　　 ADI公司推出的新型四通道数字隔离器ADuM315x以其诸多优于光电隔离器件的性能优点，在SPI总线以及其他高要求情况下有着广泛的应用前景。使用6N137来隔离SPI的电路很复杂，需要使用大量的电阻、三极管来保证6N137的正常工作，而ADI的ADuM数字隔离器中的ADuM315x，一个芯片就可以完全替代上面的整个电路。而其仅需通用集成电路的两个旁路电容就可以正常工作了。ADuM315x系列隔离器比竞争对手基于光电耦合器或数字隔离器的解决方案快6倍以上，尺寸小80%以上，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，提供更高的性能和更快的系统响应时间。高度的功能集成为系统设计师提供了一种简单的高速SPI信号隔离解决方案，同时在单个封装中集成了通常所需的低速的状态和控制信号。同时，ADuM315x系列支持众多高速率、SPI通信应用，包括工业自动化、仪表设备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需要的18至32个组件相比，高度集成的ADuM315x SPI数字隔离器系列只需3个组件，简化了完整SPI数字隔离解决方案的设计。

　　ADuM3151、ADuM3152和ADuM3153提供采用不同配置的4个高速通道和3个额外的独立、低数据速率通道，集成了辅助/控制信号隔离功能。

 

　　ADuM3154数字隔离器提供从机选择多路复用系统，用一个隔离器最多可以维护4个从机器件。该数字隔离器支持17MHz时钟，只需要两个引脚，节约了一个MCU的GPIO。可通过两个引脚寻址的从机选择多路复用器，同时采用快速SS通道选通从机，实现精确时序。

　　ADI公司又名亚德诺半导体技术（上海）有限公司是高性能模拟、混合信号和数字信号处理（DSP）集成电路（IC）设计、制造和营销方面世界领先的企业，产品涉及几乎所有类型的电子电器设备，1965年成立，员工15000名，专利4700多个，创新产品包括数据转换器、放大器和线性产品、射频（RF） IC、电源管理产品、基于微机电系统（MEMS）技术的传感器、其他类型传感器以及信号处理产品，包括DSP和其他处理器。

　　ADI公司还同时向工程师提供该系列隔离器的评估板EVAL-ADUM3150Z、EVAL-ADUM3151Z和EVAL-ADUM3154Z。这些评估板可访问全部数据通道，具有多连接选项，支持Tektronix有源探头，提供电缆端接，支持PCB边缘安装同轴电缆连接器，并可以让工程师轻松配置。