Средства и методы разработки

V1.2 [дуплекс 500+ Кбит/сек по одной паре], все остальное как было - бит-синхронность, оптроны; [сильное упрощение схемотехники] 

Предпосылки

Оптрон TLP2770 имеет задержку фронта 60ns Max и ток потребления 0.4 mA Max. TLP2710 из корневого поста имеет задержку фронта 250ns Max и ток потребления 0.3 mA Max. Если мы обеспечим напряжение на линии всегда более 8В, скажем, и поставим маложрущий LDO с PSRR, то мы сможем модулировать ток, при этом логическая часть оптрона всегда будет под питанием.

Структурно-функциональная схема Master

-- Управляемый генератор напряжения. 20V - 10V. С ограничение тока 100мА.

-- Витая пара с последовательным согласованием - резисторы 50 Ом в каждый провод со стороны master.

-- датчик тока в витой паре - резистор переж землей.

-- напряжение и ток в витой паре всегда имеют одну и ту же полярность!

Структурно-функциональная схема Slave.

-- оптрон RX - принимает ток из линии при напряжении на линии более 12V, выдает сигнал на выходе, если ток есть. Оптрон с цифровым выходом, достаточно быстрый, чтобы вносить малые искажения в ширину импульса. Локальный токозадающий резистор, чтобы из линии отжирать не более 2 мА. Последовательно со светодиодом включены быстрый TVS (http://caxapa.ru/1001559/) и резистор для задания тока, 2 мА на оптрон.

-- диод, резистор, дроссель, конденсатор на входе, LDO TPS7B6933DBVR, конденсатор на выходе - цепь питания цифровой части оптрона TX, питание есть всегда.

-- оптрон TX - его зажигает slave от своей гальванически развязанной схемы. На выходе стоит ключ на NFET c малой емкостью (ток надо маленький, например BSH111BKR), который включает два параллельных генератора тока на BSS159 (два, чтобы по мощности пройти. Два мелких, т.к. у них малая емкость, будут очень быстрыми). В включенном состоянии эта цепь генерирует ток 30-40 ма.

Алгоритмы работы.

-- Когда на линии 20V, (учитываем падение на последовательном согласовании), то оптроны RX горят все 32 штуки. Что даст 64 мА максимальный ток в таком состоянии.

-- Когда на линии 10V, оптроны RX не горят за счет падения на TVS. Питание на цифровой части оптрона TX есть всегда, и какой-то один дает ток 30-40 ма.

-- Будем считать максимальным током потребления оптрона TX 0.6 мА, что даст 19.2 мА тока по всем 32 оптронам. 30 мА - будет хорошо отличимым током при любом раскладе.

-- Master передает 1t или 1.5t. 800 нс - 1.2 мкс.

-- интервал паузы 800 нс.

-- итого длительность дуплесного бита 1.6 - 2 мкс, 1.8 в среднем, 555 кбит/сек.

-- можно попробовать догнать до 1Мбита, но надо экспериментировать. Оптроны быстрые, длительность двух задержек 160 нс, можно длительность паузы сделать 500 нс, но все будет зависеть от параметров источника напряжения. Макетировать надо!

Тонкости схемотехники.

-- Управляемый генератор на напряжения на самом деле не страшен. Нам не нужен точный генератор с ОС. Он должен просто выдавать напряжения с двумя уровнями и иметь высокую крутизну фронта. Посмотрите на MP206KP - операционник на рассыпухе от Apex. Он для серии безумно дорог, но для экспериментов пойдет. Посмотрите на его крутизну фронта при нагрузке 180 нф!

-- защиту от излучения EMI придется делать взрослую. Два синфазных трансформатора на разные диапазоны, ферритовые бусины и прочая. Линия должна быть строго симметричная, и проходная емкость оптронов 1.6 пФ в сумме нам поможет.

-- столь высокое напряжение нужно для всяческих защит, компенсации падения на резисторах последовательного согласования и прочая.

Компоненты.

-- TPS7B6933DBVR 3000 - $0.37IC REG LINEAR 3.3V 150MA SOT23-5 LDO, 4-V to 40-V in, Iq 25 µA Maximum, Fixed 3.3-V, PSRR >50 dB, >40dB @ 10 Mhz (!!!)

-- MP206KP 1 - $169.85 POWER AMPLIFIER 60V 21A, 0->40V импульс с нагрузкой 180нф фронт 500нс (!!!) без звона (!!!)

-- TLP2770(TP,E 1500 - $0.86 оптрон: задержка фронта 60ns Max, искажение ширины импульса 25ns Max, ток потребления 0.4 mA Max

-- BSS159NH6327XTSA2 3000 - 0.14 depletion N-Channel 60V 230mA (Ta) 360mW (Ta) Surface Mount SOT-23-3, заводская разбраковка по бинам (0.2V Ugs) 40 пФ подзатворная

-- BSP149H6327XTSA1 1000 - 0.49 depletion N-Channel 200V 660mA (Ta) 1.8W (Ta) Surface Mount PG-SOT223-4 заводская разбраковка по бинам (0.2V Ugs) 900 пФ подзатворная

-- BSS138K 3000 - $0.0697 MOSFET N-CH 50V 220MA SOT-23-3 40 пФ подзатворная

-- BSH111BKR 3000 - 0.04622 N-Channel 55V 210mA (Ta) 302mW SOT-23 40 пФ подзатворная

bsh111bk.pdf

bss138k-d.pdf

infineon-bsp149-ds-v02_01-en.pdf

infineon-bss159n-ds-v02_02-en.pdf

mp206u.pdf

tlp2770_datasheet_en_20171115.pdf

tps7b69.pdf