隔离式RS - 485全双工评估模块使用指南

在数据传输系统的设计中，RS - 485全双工收发器是常用的器件。今天我们就来详细了解一下德州仪器（TI）的隔离式RS - 485全双工评估模块（EVM），它能帮助我们快速评估器件性能，加速数据传输系统的开发与分析。

文件下载：ISO1412DWEVM.pdf

一、评估模块概述

这个评估模块主要用于评估RS - 485全双工收发器的性能，适用于TI 16引脚DW封装的RS - 485全双工器件。不过要注意，虽然全双工器件有高达4000V的电隔离，但这个EVM不能用于隔离电压测试，它仅用于评估器件的工作参数。如果在电路中任何地方施加高于5.5V的电压，EVM可能会损坏。

二、ISO141x系列器件特点

隔离特性

ISO141x系列是用于TIA/EIA 485/422应用的隔离式差分线路收发器。带B后缀的器件是5 - kV RMS基本隔离收发器，能打破接地环路，适用于长传输线，并且能让设计中使用更大范围的共模电压。其对称隔离屏障经过测试，在总线线路收发器和逻辑电平接口之间，按照UL 1577标准，能提供5000 (V_{RMS }) 的隔离60秒。

抗干扰能力

任何带电缆的I/O都可能有来自各种源的电噪声瞬变，这些瞬变可能会损坏收发器或附近的敏感电路。而这些隔离器件能显著增强保护，降低昂贵控制电路受损的风险。总线引脚能承受高水平的IEC ESD和EFT事件，因此不需要额外的系统级保护组件。

评估功能

这个EVM可以评估器件的不同系统参数，我们可以向器件施加测试信号和序列，评估诸如传播延迟、功耗以及不同总线和驱动器条件等性能特征，并且可以在自己的实验室环境中进行这些评估。EVM上还有名为DNI的占位符，用于添加测试标准功能不需要的额外组件，以满足特定系统要求。

三、功能配置与引脚

功能框图

图1展示了隔离式全双工RS485收发器的功能框图，图2展示了ISO1412器件在DW封装中的引脚配置。ISO1412DWEVM配备了ISO1412DW器件，并安装了所有用于基本测试的组件。

引脚功能

正常的收发器操作需要驱动器和接收器都处于活动状态。我们需要将使能引脚（RE）设置为逻辑低电平，将驱动器使能引脚（DE）设置为逻辑高电平。

四、EVM原理图与布局

布局图

图3展示了隔离式全双工RS - 485 EVM的板布局，图4展示了全双工隔离式RS - 485 EVM的顶层视图，图5展示了全双工隔离式RS - 485 EVM的原理图。

五、物料清单

项目	数量	标识	描述	制造商	零件编号
1	2	J1, J7	2.54mm 4 x 1 SMT 插头	Wurth Elektronik	61000418221
2	2	J2, J6	2.54mm 2 x 1 SMT 插头	Wurth Elektronik	61000218321
3	2	J3,J4	2.54mm 3 x 1 SMT 插头	Wurth Elektronik	61000318221
4	1	J5	2.54mm 6 x 1 SMT 插头	Molex	87898 - 0657
5	2	C2,C3	0.1uF 25V +/- 5% X7R 0603陶瓷电容	AVX	06033C104JAT2A
6	2	C1, C4	1uF 25V +/- 10% X7R 0805陶瓷电容	Kemet	C0805C105K3RACTU
8	4	R1,R2, R8, R9	910Ω 0.5% 0.1W 0805电阻	Susumu Co Ltd	RR1220P - 911 - D
9	3	R3,R5,R6	49.9Ω 1% 0.125W AEC - Q200 Grade 0 0805电阻	Vishay - Dale	CRCW080549R9FKEA
10	2	R4, R7	120Ω 1% 0.4W 0805电阻	Rohm	ESR10EZPF1200
11	10	A, B, Z, YD, GND1, GND2, R, VCC1, VCC2	微型SMT测试点	Keystone	5019
12	2	D1, D2	按要求的TVS二极管	DNI	DNI
13	4	H1, H2, H3, H4	0.44 X 0.20透明半球形缓冲垫	3M	SJ - 5303 (CLEAR)
14	1	U1	5 - kV RMS增强和基本隔离RS - 485/RS - 422收发器，带强大EMC，DW0016B (SOIC - 16)	Texas Instruments	ISO1412DW

需要注意的是，50Ω电阻R3、R5和R6未组装，因为信号发生器典型源阻抗为50Ω，其输出信号电压是所需信号电压的两倍，假设板上的50Ω电阻将该电压分压到正确的信号电平。只有在这些电阻未安装时，才能使用J3和J4。

六、EVM设置与操作

电源设置

图6展示了评估隔离器性能所需的EVM基本设置，需要两个电源。使用的电压应在器件数据手册规定的范围内，(V{CC 1}) 和 (V{CC 2}) 电源的典型电压为3.3V和5V。可以使用单独的电源生成每个电源电压，且电源电压不需要相同。如果要在相同电源电压下评估两侧，只需要一个电源，这个电源可以为EVM的两侧供电。

跳线配置

连接	标签	描述
J2	J2	连接此跳线可启用120Ω终端电阻，断开则禁用。为评估全性能，总线线路应进行120Ω终端匹配（跳线连接）。
J3	VCC1, GND1	将此跳线连接在中间引脚和GND1之间，可将RE引脚拉低，接收器启用；连接在中间引脚和VCC1之间，可将RE引脚拉高，接收器禁用。进行全操作测试时，将RE引脚连接到GND1。
J4	VCC1, GND1	将此跳线连接在中间引脚和GND1之间，可将DE引脚拉低，驱动器输入禁用；连接在中间引脚和VCC1之间，可将DE引脚拉高，驱动器输入启用。进行全操作测试时，将DE引脚连接到VCC1。
J1, J7	J1, J7	将A连接到Y，B连接到Z可模拟半双工操作。

七、参考波形

图7展示了在示波器上观察到的典型波形，频率为100kHz，(V{CC 1}) 和 (V{CC 2}) 为3.3V。

在使用这个评估模块时，大家可以参考TI的《Digital Isolator Design Guide》和《ISO141x (5 - kV RMS) Isolated RS - 485/RS - 422 Transceiver With Robust EMC data sheet》获取更多信息。希望这篇文章能帮助大家更好地使用这个评估模块，在设计中发挥出RS - 485全双工收发器的性能。大家在使用过程中有什么问题，欢迎一起交流探讨。