探索ISL41334EVAL1Z评估板：功能特性与应用测试

在电子工程领域，评估板是我们深入了解和测试芯片性能的重要工具。今天要给大家介绍的是ISL41334EVAL1Z评估板，它为评估双端口双协议IC提供了便捷的途径。

文件下载：ISL41334EVAL1Z.pdf

评估板概述

ISL41334评估板符合RoHS标准，能快速简便地评估双端口双协议IC。它不仅适用于ISL41334，也能兼容ISL41387。该评估板设计的目的是让用户全面评估ISL81334和ISL41334产品的各项特性。ISL41334是功能齐全的版本，QFN封装增加的引脚数量让用户能使用到引脚受限的ISL81334所没有的功能。由于两款产品使用相同的芯片，所以评估QFN封装的ISL41334可在一定程度上替代对ISL81334的评估。通过改变跳线位置，用户能快速设置评估板，以评估ISL41334的各种模式和特性，输入状态也可通过跳线设置。

评估板特性

1. QFN版本展示增强功能

• 逻辑电源引脚（VL）：提供了灵活的电源配置选项。
• 三种RS - 485速度选项：分别为115kbps、460kbps和20Mbps，满足不同的数据传输需求。
• 低电平有效RS - 485接收使能：便于进行简单的方向控制。

2. 快速配置

使用跳线可以快速配置评估板，方便用户进行各种测试。

3. 输入状态设置

所有输入的状态都可以通过跳线位置进行设置，增加了使用的灵活性。

4. 端口配置

• 端口1：没有总线终端电阻，便于进行RS - 232评估。
• 端口2：配备总线终端电阻，适用于RS - 485评估。

5. 简单供电

只需要一个5V电源即可运行，降低了使用成本和复杂度。

重要注意事项

1. 跳线定位

为了方便在评估板上定位跳线，文档提供了跳线定位图（Figure 3），文档中提到的跳线编号与定位图上的红色跳线编号相对应。每个跳线的功能在“Jumper Definitions”部分有详细描述。

2. 跳线和连接器命名

评估板用于评估ISL41334（2端口）和ISL41387（1端口）产品，所以跳线和连接器的名称反映了这两款产品的功能。由于空间限制，一些跳线标签进行了缩写，但对应的BNC连接器有完整的标签。

3. 版本错误修正

在“Rev. A”版本的评估板上存在一些小错误，后续版本已进行修正。例如，跳线标签“A2/Y2_LB” (9)应改为“B2/Z2_LB”等。

4. 引脚连接注意事项

ISL41334的引脚连接与RS - 485的常规约定不同，其反相I/O标记为“B/Z”，同相I/O标记为“A/Y”，因此ISL41334的A/Y (B/Z)引脚要连接到通用RS - 485/422 IC的B/Z (A/Y)引脚。

5. 端口电阻配置

连接到BNC连接器的输入信号，当跳线处于“LOW”位置时，包含一个50Ω的接地终端电阻。端口1没有接收输入和发送输出终端电阻，用于RS - 232评估；端口2用于RS - 485/422评估，在接收输入和发送输出端跨接了120Ω的差分终端电阻。

默认配置

评估板出厂时的默认配置为：端口1处于RS - 232模式，发送和接收均启用（RS - 232模式下发送始终启用），接收输入浮空，发送输入为低电平；端口2处于RS - 485模式，发送和接收均启用，发送设置为高速（20Mbps）运行，驱动输入（DY）为低电平，接收输入浮空但通过120Ω终端电阻短接在一起。此外，ISL41334上电（即未处于SHDN状态），内部回环禁用，(V{L})与(V{CC})短接。为实现此配置，跳线安装如下： [SEL1 (7)=LOW; SEL2 (8) =V H ; overline{RXEN 1}(15)= LOW] [SPA (16)=V H ; SPB (17)=V H; RXEN2 (18)= LOW;] [DE2 (19)=V H; DY2 (20)= LOW; ON/OFF (21)=VH;] [LB (22) = VH; DY1 (DZ/SLEW) (23) = LOW; DZ1/DE1 (DY) (24) = LOW; RXBIAS - VCC (25) = installed; ] [VCC - VL (26)= installed; VL - VHIGH (27)= installed.]

供电香蕉插孔

评估板顶部有八个香蕉插孔用于电源连接，但仅需连接(VCC)和GND。从左到右，每个插孔的功能和用途如下：

• VLOAD：用于驱动连接到接收和发送输出的负载电阻，主要在输出启用和禁用时间特性测试时使用。
• GND：所有电源的公共连接。
• RXBIAS：可通过跳线将电压施加到任何或所有接收输入，“RXBIAS - VCC” (25)跳线将此插孔与(V_{CC})短接，若要提供其他电压，需移除该跳线。
• V +：用于监测RS - 232模式下的正电荷泵电压。
• V -：用于监测RS - 232模式下的负电荷泵电压。
• VCC：5V电源连接。
• VHIGH：连接到跳线上的所有“VH”位置，定义逻辑和发送输入的高电平电压，“VL - VHIGH” (27)跳线将此插孔与(V_{L})短接，若要提供其他电压，需移除该跳线。
• VL：逻辑电源电压，设置ISL41334的接收输出(V{OH})电平以及逻辑和发送输入的切换点，“VCC - VL” (26)跳线将此插孔与(V{CC})短接，若要提供其他电压，需移除该跳线。

开始使用

1. 电源连接

将一个5V、最小500mA的电源连接到VCC和GND香蕉插孔。建议在电源和评估板之间使用电流表，以便监测(ICC)。确保“RXBIAS - VCC” (25)、“VCC - VL” (26)和“VL - VHIGH” (27)跳线安装在评估板的右上角。

2. 端口配置

为了简化操作，通常假设端口1用于RS - 232评估，端口2用于RS - 485评估，但用户可以自由配置任意端口使用任意协议。

外部回环测试

通过安装跳线“A1/Y1_LB” (5)和“B1/Z1_LB” (6)用于端口1，安装跳线“A2/Y2_LB” (10)和“B2/Z2LB” (9)（注意Rev A版本板上的标签交换）用于端口2，可以实现外部回环。在这种配置下，发送输出线连接到相应的接收输入线，发送输入的数据会出现在接收输出端。在RS - 485模式下，DY上驱动的数据通过A和B回环到(R{A})；在RS - 232模式下，DY回环到(R{A})，DZ回环到(R{B})。

基本RS - 485直流评估（端口2）

1. 总体观察

(ICC)约为34mA，大部分电流是由于RS - 485发送驱动120Ω终端电阻（R13）产生的。将跳线“DE2” (19)移到“LOW”位置，可得到ISL41334的静态(ICC)，此时约为3.4mA，这是因为电荷泵为端口1的RS - 232发送器供电。然后将跳线“DE2”移回“VH”位置。测量香蕉插孔处的V +和V -，V +约为+6V，V -约为 - 7V，表明电荷泵正在工作。如果两个端口都配置为RS - 485模式，当“DE2” = “LOW”时，(ICC)降至1.3mA，V +≈(V_{CC})，V - = GND。RA2为高电平，因为接收具有“全故障安全”功能；RB2处于三态，但被内部弱电流源拉高，因为在RS - 485模式下未使用。

2. 接收器测试

• 故障安全功能测试：通过操作“A2 (485/232)” (14)和“B2” (13)输入跳线，可以评估接收的“全故障安全”特性。在默认配置下，A2和B2通过120Ω终端电阻“短接”，但由于故障安全的“终端但未驱动”功能，RA2（在“RA2 (NC)”测试点测量，位于测试点“TP17”和“TP21”之间）仍然为高电平。安装跳线“A2” (14)（到“LOW”位置）和“B2”，实际上将两个输入短接在一起（即(V{ID}=V{B2}-V_{A2}=0)），RA2仍然为高电平，表明接收在“短接”状态下也是故障安全的。使用端口1可以最好地演示故障安全“开路”功能，将“SEL1” (7)跳线移到VH位置，将端口1置于RS - 485模式（注意，如果“DE2”为“LOW”，(ICC)降至1.3mA）。在这种配置下，A1和B1浮空（仅在RS - 232模式下连接5kΩ下拉电阻），但由于故障安全“开路”功能，RA1（在“RA1 (RB)”测试点测量，位于跳线(24)左侧）仍然为高电平。这种故障安全“开路”、“短接”和“终端但未驱动”的组合实现了“全故障安全”接收。测试完成后，将“SEL1”跳线移回“LOW”位置。
• 输出状态切换测试：要切换端口2接收输出状态，保留“B2”跳线，移除“A2”跳线，安装A2接收偏置跳线“J12” (11)。“RXBIAS - VCC” (25)跳线将A2输入电压驱动到(V{CC})，使RA2变为低电平。移除“RXBIAS - VCC”跳线，并在“RXBIAS”香蕉插孔和GND之间连接电源，可通过A2设置接收差分输入电压，改变该电源电压可以切换接收输出状态。例如，当RXBIAS电源 = 0V（(V{ID}=0V)）时，RA2为高电平，将RXBIAS增加到至少+200mV（(V_{ID}=-200mV)），输出变为低电平。测试完成后，移除跳线“J12”。
• 接收禁用测试：通过将跳线“RXEN2” (18)移到“VH”位置，可以通过低电平有效RXEN2引脚禁用接收输出。测试完成后，将“RXEN2”跳线移回“LOW”位置，移除“RXBIAS”电源和“B2”跳线，并重新安装“RXBIAS - VCC” (25)跳线。

3. 驱动器测试

• 输出电平测试：发送直流输出电平与发送速度设置无关。在默认配置下，驱动输入DY2为低电平，所以发送同相输出Z2为低电平（≈0.9V），反相输出Y2为高电平（≈4.6V）。将“DY2” (20)跳线移到“VH”位置，可以切换输出状态。在任何状态下，注意到在120Ω负载上的差分输出电压（(V{OD})）约为3.5V。为了评估双终端(V{OD})（≈3.3V），按照前面所述配置端口2进行“外部回环”（即安装跳线(9)和(10)）。
• 输出禁用测试：通过将“DE2” (19)跳线从“VH”移到“LOW”位置，可以通过高电平有效DE2引脚禁用发送输出。测试完成后，将“DE2”跳线移回“VH”位置，将“DY2”跳线移回“LOW”位置，并移除“外部回环”跳线。

4. 内部回环测试

在启用回环模式之前，注意到RA2输出为高电平。将跳线“LB” (22)从“VH”移到“LOW”位置，可将ISL41334配置为内部回环。由于启用了回环接收器，(ICC)增加约3.3mA，并且(overline{LB})引脚控制两个端口。此时RA2变为低电平，因为发送输出内部驱动接收。可以重复前面的接收切换测试，以确认外部接收输入引脚现在对RA2没有影响。测试完成后，将“LB”跳线移回“VH”位置。

5. 低功耗SHDN模式

SHDN模式会自动关闭两个端口，关闭电荷泵（V +降至(V_{CC})，V -降至GND），禁用发送和接收输出，并将ISL41334置于最低功耗模式。在进入SHDN模式之前，移除“ON/OFF” (21)跳线，注意到该引脚的片上上拉电阻使ISL41334保持上电状态。将“ON/OFF”跳线从“VH”移到“LOW”位置，进入SHDN模式。在默认配置下，(ICC)降至25μA。测试完成后，将“ON/OFF”跳线移回“VH”位置。

基本RS - 485交流评估

1. 接收器测试

在开始测试之前，确保跳线回到默认位置。注意，RS - 485接收以高速运行，与发送速度选择无关。由于A2和B2之间的接收差分终端电阻（R14），评估接收的最简单方法是使用端口1。将“SEL1” (7)跳线移到“VH”位置，将端口1设置为RS - 485模式。添加跳线“B1” (4)将该输入连接到GND，添加跳线“A1” (1)以接入50Ω终端电阻。将信号发生器连接到“A1” BNC，并将其设置为 - 1.5V到+1.5V的摆动。使用示波器监测测试点“TP6”（输入）和“RA1 (RB)”（输出），可以测量接收的传播延迟和偏移。如果需要，可以通过添加跳线“J13”（未编号，位于测试点“RA1 (RB)”下方和左侧），用1kΩ电阻加载接收输出。该电阻连接到“VLOAD”香蕉插孔（左上角），可以通过将“VLOAD”短接到GND将电阻接地，或通过将“VLOAD”连接到外部电源将电阻连接到任何电压。还可以通过低电平有效RXEN1引脚测量接收从低输出状态启用/禁用的时间。从前面的跳线配置开始，保留“B1”和“J13”跳线，移除“A1”跳线，安装A1接收偏置跳线“J10” (2)。将“VLOAD”插孔连接到(V_{CC})，将“RXEN1” (15)跳线切换到低位置以接入50Ω终端电阻，将信号发生器设置为0V到3V的摆动，并将信号发生器移动到“RXEN1” BNC。使用示波器监测测试点“TP11”（输入）和“RA1 (RB)”（输出），可以测量接收的启用和禁用时间。要评估接收从高输出状态启用/禁用的时间，只需移除“J10”，并将“VLOAD”连接到GND。

2. 发送速度选择

在进行任何驱动器交流评估之前，确保所有跳线都处于默认位置，然后根据需要配置“SPA” (16)和“SPB” (17)跳线以设置发送速度。表1详细列出了每个速度选项的跳线设置：	DATA RATE	J - SPA (16)	J - SPB (17)
115kbps	“LOW”	“VH”
460kbps	“LOW”	“LOW”
20Mbps	“VH”	“LOW” or “VH”

3. 驱动器测试（端口2）

R13为驱动器输出提供120Ω的差分负载，如果需要，可以在R13上焊接差分电容负载。或者，如果需要，也可以在“C3”和“C5”位置添加单端（Y2或Z2到GND）电阻和/或电容负载。确保“DY2” (20)跳线处于“LOW”位置以接入50Ω终端