ISL55100A/BEVAL3/3Z评估板：双向测试应用的得力助手

在电子设备的测试与开发中，双向测试应用至关重要。今天，我们就来深入了解一款在双向测试领域表现出色的产品——ISL55100A/BEVAL3/3Z评估板。

文件下载：ISL55100AEVAL3Z.pdf

ISL55100设备概述

ISL55100是一款四通道驱动器/接收器设备，常用于双向测试应用。在这类应用中，格式化的时序可以实现向数字设备“写入数据”以及“读取数据”的操作。像UART、实时时钟、中断控制器、并行I/O设备、FPGA等基于双向总线的设备，还有能存储和读取数据的存储设备，都是它的应用场景。

ISL55100提供了四对驱动器/接收器（DOUT0 - 3/VINP0 - 3），通常会将它们连接在一起以支持双向通信（总线周期仿真），驱动器的高阻抗（HIZ）控制使这种配置成为可能。同时，它还具备“电平转换”功能，在“写操作”时，驱动器完成电平转换；“读操作”时，接收器/比较器实现电平转换。比较器的QA/QB输出通过COMP - HIGH和COMP - LOW电平将电平调整到测试端逻辑电平，接收器中的比较器设置被测设备（DUT）端的电平阈值，窗口比较器（双阈值接收器）则可验证接收到的数据电平是否合适。

评估板特点

ISL55100A/BEVAL3/3Z评估板为用户提供了便捷访问ISL55100各种连接的途径，所有输入和输出的信号路径长度都进行了匹配。它由四个驱动器和四个双电平接收器组成，驱动器为“写”操作提供电压电平转换，双电平比较器为“读”操作进行电压电平转换。

评估板上的DOUT_LOAD和VDIGC/D总线为用户提供了进行特殊分析的灵活性。用户可以基于自身负载进行驱动器波形分析，包括不同电压轨上的波形、数据传播和HIZ转换时序等。还能收集与接收器比较器特性、设备动态功耗以及比较器输出时序相关的信息，并且支持回环测试以及LowSwing和VEXT操作模式的测试。

设计基础

连接方式

• 高频连接：使用BNC连接器，适用于驱动器数据和使能输入、驱动器输出、接收器输入、比较器输出等。
• 低频/电源连接：采用香蕉插头和跳线，用于电源、VDIGC/D偏置总线等。
• 静态模式选择：通过跳线实现，如LowSwing、差分偏置、VEXT等模式的选择。
• 负载设置：所有DATA、DRV_EN和VINP信号都有50Ω接地负载，可通过跳线连接到测试总线。

高速测试端连接

每个通道有六个高速BNC测试端连接，DATA±控制高低活动，DRV_EN±启用/禁用驱动器输出，QA/QB是接收器/窗口比较器输出。

低频连接器

COMP_HIGH和LOW、CVA、CVB、VEE (VCO)、GND和VDIGC/D是低频电源香蕉插孔连接。

驱动器输入与准备

驱动器差分输入

DATA±和DRV_EN±是差分输入，每个驱动器有四个输入信号。DATA+和DATA - 控制驱动器输出是驱动到高驱动轨（VH）还是低驱动轨（VL），DRV_EN+和DRV_EN - 启用或禁用驱动器输出。需要注意的是，这些成对的输入不能驱动到相同的电压电平，DATA+和DATA - 以及DRV_EN+和DRV_EN - 的电压电平至少要相差200mV，否则差分接收器可能会出现高速抖动，导致ISL55100的ICC电流增加。此外，差分输入需要快速转换（<5ns）。

单端控制

用户不能将其中一个输入接地来实现“单端”控制，正确的方法是将其中一个输入偏置到另一个输入计划电压摆幅的“中间电平”。

上电准备

评估板通过跳线实现单端输入，通常发货时跳线设置为将DATA - (0 - 3)和DRV_EN - (0 - 3)连接到偏置总线VDIGD。在初始设置时，建议将VDIGD香蕉插孔连接到0.5V直流电源，以降低偏置电源的电流要求。同时，还需要对/Lowswing和VEXT模式跳线、比较器阈值跳线、接收器输入偏置跳线进行相应设置。

电源连接

电源顺序

电源供应需要按照特定顺序进行，具体如下：	SEQ#	电源描述	香蕉插孔1标签	香蕉插孔2标签	电压	注意事项
1	VEE - 设备电源	VEE	GND	-3.0	静态电流70mA，最大450mA
2	VCC - 设备电源	VCC	GND	12.0	静态电流70mA，最大450mA
3	Vbias - 单端	VDIGD	GND	0.5	80mA，缺失会导致驱动器抖动
4	COMP - HIGH和COMP - LOW	COMP - HIGH	COMP - LOW, GND	3.0	COMP - HIGH必须 > COMP - LOW
5	接收器阈值#1	CVA	GND	2.0	缺失可能导致比较器输出抖动
6	接收器阈值#2	CVB	GND	1.0	缺失可能导致比较器输出抖动
7	驱动器高轨	VH	GND	3.0	10 - 800mA，取决于驱动器负载、轨电压和频率
8	驱动器低轨	VL	GND	-1.0	10 - 800mA

Seq 1到6应尽快施加，移除时按相反顺序。如果电源电流超过静态值，应立即断电。Supply 7到8可以随意施加，且任何电源的负端不应超过VEE，正端不应超过VCC。

电源讨论

所有电源都应参考评估板角落的“GND”接地香蕉插孔。理想情况下，需要8个带电压/电流显示的电源，另外还需要两个可变直流源用于各种实验，若要尝试VEXT模式，还需要一个5.5V/100mA的电源。电源工作范围为1V到20V，额定电流约为1A。

比较器与测试观察

比较器原理

在数字电路中，数字1和0在模拟世界中有一定的电压范围，即VIH和VIL。窗口比较器不仅能检测1和0的电压电平，还能检测不确定的引脚状态。在TTL测试应用中，我们可以使用CVA电压设置Min1 (VIH)阈值，CVB电压设置Max1 (VIL)阈值。

慢速比较器观察

按照电源顺序和跳线设置上电后，将直流源连接到VINP0 BNC，缓慢改变电源电压，通过示波器或电压表观察QA0和QB0的输出，可以验证窗口比较器的真值表。

慢速驱动器数据观察

上电并设置好跳线后，将示波器连接到DOUT0 BNC，连接电源到DATA + 0 BNC，改变电压可以观察到DOUT引脚在VH和VL之间切换。

慢速驱动器HIZ观察

在DATA + 0 BNC施加1.0V电压，将1.0V连接到DRV_EN + 0 BNC可以禁用DOUT0输出，使其浮空。通过连接1kΩ电阻到地，可以验证驱动器在不同状态下的工作情况。

动态驱动器观察

将DATA + 输入连接到模式或脉冲发生器，设置10MHz方波输入到DATA + 0，观察DOUT0的输出，可以测量驱动器的传播延迟。

动态功耗观察

随着发生器频率的增加和降低，VCC和VEE的ICC电流会随引脚活动而变化，同时要注意设备温度，避免因高频运行且散热不当而损坏设备。

驱动器负载观察

评估板上的C33 - C36是用户定义驱动器负载的安装位置，DOUT_LOAD香蕉插孔通过R13 - R16连接到DOUT，可用于对驱动器进行偏置。

动态接收器观察

将脉冲发生器直接连接到VINP BNC，通过改变脉冲发生器的幅度和CVA、CVB的直流电平，可以测量比较器的传播延迟，还可以利用窗口比较器测量脉冲的上升/下降时间。

驱动器到接收器回环测试

在驱动器输出和接收器输入之间安装用户定义的串联电阻（10Ω到50Ω），通过改变驱动器的VH/VL电压可以改变接收器输入的幅度。

独特功能

/Lowswing驱动器模式

当VH（驱动器高轨）比VEE高<5.75V时，/Lowswing信号可改善低电压下的驱动器波形。

/VEXT (V5V香蕉插孔)电源模式

正常情况下，该引脚通过JP29连接到VEE，此时ISL55100自身产生内部5V电源。当速度要求增加时，使用VEXT选项可以减少设备的散热问题。使用时，移除JP29并连接5.5V电源，注意电源负端应连接到VEE。

总结

ISL55100A/BEVAL3/3Z评估板在双向测试应用中具有重要价值。它可以帮助用户评估驱动器在特定负载下的波形、测量驱动器和接收器的传播延迟、观察HIZ操作以及测量功耗等。在设计ISL55100A/BEVAL3/3Z引脚电子卡之前，使用该评估板可以让用户充分了解设备的各种属性。各位工程师在实际应用中，不妨多尝试利用这些特性，优化测试方案。你在使用类似评估板时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享。