Aislamiento funcional SPI |

Asumir un voltaje de tierra constante nos ayuda a analizar los circuitos, pero no es necesariamente exacto.¹
Una combinación de inductancia parásita y grandes corrientes de alta frecuencia crea ruido de voltaje en las tierras del circuito. Por ejemplo, las grandes corrientes de alta frecuencia que fluyen a través de una referencia a tierra pueden provocar la conmutación simultánea de miles de transistores en circuitos digitales. Esta es una mala noticia para los componentes analógicos sensibles, como los convertidores de analógico a digital (ADC) que usan tierra de componente digital.

Es importante proporcionar una referencia a tierra limpia para los componentes analógicos. La aplicación de un sistema de múltiples puntos de tierra y el filtrado de conexiones de alimentación de circuitos analógicos son técnicas útiles. El aislamiento digital permite que los componentes tengan diferentes referencias a tierra mientras mantienen un enlace de comunicación. Para aislar el ruido de tierra de componentes sensibles donde no se requiere aislamiento de seguridad, no se requiere una clasificación de aislamiento alta. Los aisladores digitales con tensión soportada de 1 kV rms, como la familia ADuM744x, son más que adecuados para aplicaciones de aislamiento de ruido de suelo.

La figura 1 muestra un ADuM7441 que aísla el bus SPI entre un microcontrolador y un ADC, lo que les permite operar con referencias a tierra separadas. La Tabla 1 enumera las frecuencias de reloj SPI máximas y los suministros ADuM7441A y ADuM7441C que usan 5 V y 3,3 V dados los retrasos máximos de propagación.²
Consulte la Referencia 2 para obtener más información sobre la sincronización de buses SPI remotos.

Tabla 1.

Miniatura	Configuración de potencia (V)	Retraso máximo de propagación (ns)	Frecuencia SCLK máxima (MHz)
ADuM7441A	3.3	85	2.9
	5.0	75	3.3
ADuM7441C	3.3	66	3.7
	5.0	50	5.0

En la Figura 2 se muestra otra implementación de un bus SPI discreto. En este caso, los datos del ADC (DOUT) se registran en un registro separado con una versión retrasada de SCLK; esta implementación también permite otros tres dispositivos esclavos. El bus SPI se puede sincronizar a frecuencias de hasta 12,5 MHz con la familia ADuM744x en esta configuración. El ADuM7442 en la Figura 2 aísla SCLK, DIN y DOUT; El ADuM7440 aísla cuatro CS_X señales. Los otros tres canales del ADuM7440 se pueden usar para aislar CS_X señales a otros tres dispositivos esclavos. Alternativamente, la familia ADuM140x se puede utilizar en esta configuración con frecuencias de reloj de hasta 45 MHz. La implementación de retardo de reloj permite que el bus SPI se registre a la velocidad máxima de datos de un aislador digital.

Circuito de referencia

¹ Ott, HW Técnicas de reducción de ruido en sistemas electrónicos. Nueva York, Nueva York: John Wiley & Sons, 1988. págs. 73–115.

² Cantrell, M. "Opciones de reloj para SPI".