Notícias da indústria
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LVDS - realize a segurança do link Gigabit de alta largura de banda em ambiente industrial e resolva o gargalo de largura de banda do optoacoplador
08/12/2023
Nesta era de automação, digitalização e industrial 4.0, a transmissão de sinais e dados desempenha um papel cada vez mais importante. A ligação em rede de máquinas, sistemas e até sensores individuais nestas aplicações dentro e fora da oficina de produção requer não apenas uma infraestrutura estável, mas também caminhos de transmissão seguros, rápidos, de alta precisão, sem interferências e de alta largura de banda. Dependendo da aplicação, o caminho de transmissão pode precisar suportar condições ambientais extremamente adversas.
Adicionar isolamento a interfaces de link de alta velocidade pode melhorar o desempenho nesses ambientes adversos, mas não tem sido uma tarefa simples. Quando a taxa de dados é superior a 250 Mbps, excede a faixa de capacidade dos acopladores ópticos e da maioria dos isoladores digitais, forçando os projetistas de sistemas a adotar tecnologias mais complexas, como a fibra óptica. O Icaupler patenteado pela Adi Technology pode isolar a camada física do sinal diferencial de baixa tensão (LVDS) quando a taxa de dados excede 1 Gbps. É uma escolha econômica, que pode reduzir a complexidade dos sistemas que exigem isolamento e alta largura de banda ao mesmo tempo. Como conseguir isolamento de sinal de alta velocidade? Isto é um problema LVDS é uma interface de alta velocidade comumente usada em conversores de alto desempenho e FPGA ou asici / O de alta largura de banda. A transmissão de sinal diferencial tem uma forte capacidade de suprimir interferência eletromagnética externa (EMI) (devido ao acoplamento mútuo entre sinais invertidos e em fase ). Ao mesmo tempo, também pode minimizar qualquer EMI causada pela transmissão do sinal LVDS. Conforme mostrado no lado direito da figura abaixo, é mostrada a comparação do nível do sinal LVDS com RS-485 e m-lvds. O driver LVDS fornece uma saída atual. Quando conectado através de uma resistência de terminação de 100 Ω, gerará uma tensão diferencial na entrada do receptor. Seu valor típico é 350 MV e a faixa de modo comum é de 0 a 2,4 v. Adicionar isolamento à interface LVDS é uma solução transparente que pode ser inserida na cadeia de sinal existente para aplicações de medição e controle de alta velocidade e precisão.
O optoacoplador sempre foi a escolha mais comum para isolar sinais, mas não é adequado para isolar sinais de alta velocidade porque sua velocidade é muito lenta e geralmente só pode fornecer uma taxa de dados de até 25 Mbps; Transformadores e capacitores discretos podem isolar sinais de alta velocidade, mas precisam ser projetados e testados para aplicações específicas para resolver seu impacto adverso na integridade do sinal. Este método também tem limitações na faixa de taxa de dados suportada, geralmente requer codificação balanceada AC e o custo é alto ou afeta a área do PCB; A tecnologia de fibra óptica é muito adequada para isolar sinais de alta velocidade. Agora tem sido amplamente utilizado e pode suportar taxas de dezenas ou centenas de Gbps e distâncias muito longas. Porém, para taxas de dados de 1 a 10 Gbps em curtas distâncias, considerando protocolos e sinais modernos, a fibra óptica é um pouco superqualificada. Além disso, o uso de fibra óptica não afetará apenas o custo do sistema, mas também o tamanho do produto, pois precisa acomodar grandes conectores físicos e circuitos de interface. A solução para isolar dados de alta velocidade é digitalizá-los. Como líder global na área de isolamento digital, a tecnologia icoupler Digital Isolator proprietária da ADI é baseada em transformador de nível de chip, suportando maior taxa de dados, menor consumo de energia e desempenho mais estável. Ao fabricar diretamente transformadores em chip usando processos de nível wafer, os canais de isolamento digital do acoplador podem ser integrados entre si e com outras funções de semicondutores a um custo menor. A codificação diferencial do acoplador aprimorado atual pode atingir taxas de dados extremamente altas de mais de 1 Gbps e tem resistência a ruído devido às características diferenciais do sinal. Da mesma forma, devido às características de equilíbrio do sinal diferencial, a interferência eletromagnética é muito baixa, mesmo em altas frequências. O primeiro isolador digital Gigabit do setor com tecnologia de acoplador aprimorada, há uma variedade de produtos no mercado para isolar interfaces LVDS. A série LVDS isolada da ADI é uma solução muito eficaz e confiável, incluindo dn4654/adn4655/adn4656. Ele pode operar a uma taxa de dados de até 1,1 Gbps com baixo jitter e também atende ao valor padrão de interface LVDS não isolada. Em contraste, os isoladores digitais padrão só podem atingir 150 Mbps. Devido ao uso da tecnologia de acoplador I, apesar do isolamento, a série pode atingir taxas de dados muito altas e fornecer isolamento elétrico para drivers e receptores LVDS em conformidade com o padrão TIA/eia-644-a. O adn4654/adn4655/adn4656 contém uma variedade de configurações de canal. Os receptores LVDS no adn4655 e adn4656 contêm um mecanismo à prova de falhas para garantir que a saída do driver LVDS correspondente seja lógica 1 quando a entrada for suspensa, em curto-circuito ou terminada, mas não acionada. Para operação em alta velocidade sob condições de baixo jitter, os circuitos LVDS e isoladores dependem de uma fonte de alimentação de 2,5 V. O regulador Low Dropout (LDO) integrado no chip pode fornecer a tensão necessária de 2,5 V por meio de uma fonte de alimentação externa de 3,3 V. Esses dispositivos são totalmente adequados para uso em uma ampla faixa de temperatura industrial, usando um SOIC de corpo largo de 20 pinos com isolamento de 5 kV RMS_ pacote W ou pacote SSOP de 20 pinos com isolamento de 3,75 kV RMS. A solução de isolamento digital da ADI para HDMI adota o adn4654, que é uma solução de vídeo HDMI completamente isolada. Sua confiabilidade e robustez têm sido amplamente reconhecidas no mercado industrial. Nesta solução, o adn4654 usa uma rede de acoplamento para converter CML e LVDS, que pode ser usada para isolar dados de TMDs e sinais de clock usados por HDMI. A taxa de dados de 1,1 Gbps pode atingir resolução de 720p neste link isolado. Outras alternativas que suportam resolução mais alta incluem protocolos de isolamento usando canais LVDS paralelos ou FPGA SerDes usando múltiplos isoladores. Verifica-se que a qualidade do vídeo na tela isolada não apresenta perda de qualidade. Esta solução de isolamento digital usando adn4654 realiza transmissão de isolamento de vídeo HDMI isolado de 720p. Suas aplicações típicas são interface visual industrial, instrumentos e endoscópios. Algumas aplicações importantes que exigem isolamento de alta largura de banda incluem controle de motores de acionamentos de motores CA e robôs, instrumentação de equipamentos de mesa e de campo, aquisição de dados industriais, máquinas de impressão e máquinas de corte. Para proteger o front-end analógico ou o backplane industrial externo/porta de comunicação em ambientes adversos, a fim de melhorar o grau de automação, é necessário um isolamento para aprimoramento de robustez. No entanto, os conversores atuais e as interfaces seriais ASIC de alta velocidade são difíceis de obter isolamento com largura de banda suficiente para obter medição e controle precisos. Usando o isolador digital direto LVDS icoupler realiza o isolamento sem qualquer desserialização ou trabalho de design adicional e condicionamento de sinal, de modo a realizar o projeto de sistema de transmissão seguro perfeito de dados e sinais industriais.
Adicionar isolamento a interfaces de link de alta velocidade pode melhorar o desempenho nesses ambientes adversos, mas não tem sido uma tarefa simples. Quando a taxa de dados é superior a 250 Mbps, excede a faixa de capacidade dos acopladores ópticos e da maioria dos isoladores digitais, forçando os projetistas de sistemas a adotar tecnologias mais complexas, como a fibra óptica. O Icaupler patenteado pela Adi Technology pode isolar a camada física do sinal diferencial de baixa tensão (LVDS) quando a taxa de dados excede 1 Gbps. É uma escolha econômica, que pode reduzir a complexidade dos sistemas que exigem isolamento e alta largura de banda ao mesmo tempo. Como conseguir isolamento de sinal de alta velocidade? Isto é um problema LVDS é uma interface de alta velocidade comumente usada em conversores de alto desempenho e FPGA ou asici / O de alta largura de banda. A transmissão de sinal diferencial tem uma forte capacidade de suprimir interferência eletromagnética externa (EMI) (devido ao acoplamento mútuo entre sinais invertidos e em fase ). Ao mesmo tempo, também pode minimizar qualquer EMI causada pela transmissão do sinal LVDS. Conforme mostrado no lado direito da figura abaixo, é mostrada a comparação do nível do sinal LVDS com RS-485 e m-lvds. O driver LVDS fornece uma saída atual. Quando conectado através de uma resistência de terminação de 100 Ω, gerará uma tensão diferencial na entrada do receptor. Seu valor típico é 350 MV e a faixa de modo comum é de 0 a 2,4 v. Adicionar isolamento à interface LVDS é uma solução transparente que pode ser inserida na cadeia de sinal existente para aplicações de medição e controle de alta velocidade e precisão. O optoacoplador sempre foi a escolha mais comum para isolar sinais, mas não é adequado para isolar sinais de alta velocidade porque sua velocidade é muito lenta e geralmente só pode fornecer uma taxa de dados de até 25 Mbps; Transformadores e capacitores discretos podem isolar sinais de alta velocidade, mas precisam ser projetados e testados para aplicações específicas para resolver seu impacto adverso na integridade do sinal. Este método também tem limitações na faixa de taxa de dados suportada, geralmente requer codificação balanceada AC e o custo é alto ou afeta a área do PCB; A tecnologia de fibra óptica é muito adequada para isolar sinais de alta velocidade. Agora tem sido amplamente utilizado e pode suportar taxas de dezenas ou centenas de Gbps e distâncias muito longas. Porém, para taxas de dados de 1 a 10 Gbps em curtas distâncias, considerando protocolos e sinais modernos, a fibra óptica é um pouco superqualificada. Além disso, o uso de fibra óptica não afetará apenas o custo do sistema, mas também o tamanho do produto, pois precisa acomodar grandes conectores físicos e circuitos de interface. A solução para isolar dados de alta velocidade é digitalizá-los. Como líder global na área de isolamento digital, a tecnologia icoupler Digital Isolator proprietária da ADI é baseada em transformador de nível de chip, suportando maior taxa de dados, menor consumo de energia e desempenho mais estável. Ao fabricar diretamente transformadores em chip usando processos de nível wafer, os canais de isolamento digital do acoplador podem ser integrados entre si e com outras funções de semicondutores a um custo menor. A codificação diferencial do acoplador aprimorado atual pode atingir taxas de dados extremamente altas de mais de 1 Gbps e tem resistência a ruído devido às características diferenciais do sinal. Da mesma forma, devido às características de equilíbrio do sinal diferencial, a interferência eletromagnética é muito baixa, mesmo em altas frequências. O primeiro isolador digital Gigabit do setor com tecnologia de acoplador aprimorada, há uma variedade de produtos no mercado para isolar interfaces LVDS. A série LVDS isolada da ADI é uma solução muito eficaz e confiável, incluindo dn4654/adn4655/adn4656. Ele pode operar a uma taxa de dados de até 1,1 Gbps com baixo jitter e também atende ao valor padrão de interface LVDS não isolada. Em contraste, os isoladores digitais padrão só podem atingir 150 Mbps. Devido ao uso da tecnologia de acoplador I, apesar do isolamento, a série pode atingir taxas de dados muito altas e fornecer isolamento elétrico para drivers e receptores LVDS em conformidade com o padrão TIA/eia-644-a. O adn4654/adn4655/adn4656 contém uma variedade de configurações de canal. Os receptores LVDS no adn4655 e adn4656 contêm um mecanismo à prova de falhas para garantir que a saída do driver LVDS correspondente seja lógica 1 quando a entrada for suspensa, em curto-circuito ou terminada, mas não acionada. Para operação em alta velocidade sob condições de baixo jitter, os circuitos LVDS e isoladores dependem de uma fonte de alimentação de 2,5 V. O regulador Low Dropout (LDO) integrado no chip pode fornecer a tensão necessária de 2,5 V por meio de uma fonte de alimentação externa de 3,3 V. Esses dispositivos são totalmente adequados para uso em uma ampla faixa de temperatura industrial, usando um SOIC de corpo largo de 20 pinos com isolamento de 5 kV RMS_ pacote W ou pacote SSOP de 20 pinos com isolamento de 3,75 kV RMS. A solução de isolamento digital da ADI para HDMI adota o adn4654, que é uma solução de vídeo HDMI completamente isolada. Sua confiabilidade e robustez têm sido amplamente reconhecidas no mercado industrial. Nesta solução, o adn4654 usa uma rede de acoplamento para converter CML e LVDS, que pode ser usada para isolar dados de TMDs e sinais de clock usados por HDMI. A taxa de dados de 1,1 Gbps pode atingir resolução de 720p neste link isolado. Outras alternativas que suportam resolução mais alta incluem protocolos de isolamento usando canais LVDS paralelos ou FPGA SerDes usando múltiplos isoladores. Verifica-se que a qualidade do vídeo na tela isolada não apresenta perda de qualidade. Esta solução de isolamento digital usando adn4654 realiza transmissão de isolamento de vídeo HDMI isolado de 720p. Suas aplicações típicas são interface visual industrial, instrumentos e endoscópios. Algumas aplicações importantes que exigem isolamento de alta largura de banda incluem controle de motores de acionamentos de motores CA e robôs, instrumentação de equipamentos de mesa e de campo, aquisição de dados industriais, máquinas de impressão e máquinas de corte. Para proteger o front-end analógico ou o backplane industrial externo/porta de comunicação em ambientes adversos, a fim de melhorar o grau de automação, é necessário um isolamento para aprimoramento de robustez. No entanto, os conversores atuais e as interfaces seriais ASIC de alta velocidade são difíceis de obter isolamento com largura de banda suficiente para obter medição e controle precisos. Usando o isolador digital direto LVDS icoupler realiza o isolamento sem qualquer desserialização ou trabalho de design adicional e condicionamento de sinal, de modo a realizar o projeto de sistema de transmissão seguro perfeito de dados e sinais industriais.