PCB技術 - 回路基板工場における差分データ伝送：違いは何か？

アイソレータの主な機能は、電流を遮断しながら、電気的分離障壁を介して何らかの形の情報を送信することである。アイソレータは電流を遮断することができる絶縁材料でできており、分離障壁の両端に結合素子がある。情報は、通常、分離障壁を透過する前に結合素子によって符号化される。

からのiCoupler消化器デジタルアイソレータ サーキットボード ADIは高品質ポリイミド分離障壁を通してデータを伝送するために結合素子としてチップスケールマイクロ変圧器を使用する. iCouplerアイソレータで使用される2つの主なデータ伝送方法：シングルエンドと差動. データ伝送機構を選択するとき, 必要設計された端末の製品特性を最適化するためには、エンジニアリングデザインの選択が必要である.

シングルエンドデータ伝送では、トランスを使用し、一次巻線の一端を接地する。入力信号中の論理変換コードは、接地に対して常に正であり、送信機チップ上に位置するパルスである。立ち上がりエッジが2つの連続したパルスとして符号化され、立ち下がりエッジが単一のパルスとして表されるので、これは「1パルス、2パルス」とも呼ばれる（図1の上部を参照）。分離障壁の他端のレシーバは、シグナルを受信して、1つまたは2つのパルスが送られたかどうか決定する；その後、出力を再構築します。

差動データ伝送は真の差動変圧器を使用する。この場合、入力エッジが検出されると、常に単一のパルスが送出されるが、パルスの極性は、遷移が立上がっているか下降しているかを決定する（図1の底面）。受信機は真の差動構造であり、出力はパルス極性に従って更新される。

シングルエンドと差分データ転送

シングルエンドアプローチの主要な利点の1つは、低データレートでの低消費電力である。これは、差動受信機がシングルエンド受信機で使用されるCMOSシュミットトリガより多くのDCバイアス電流を必要とするためである。しかしながら、差動方式は、2つの理由により高いスループット・レートで低消費電力を有する。受信機が極性を決定する必要があるだけで、単一のパルスまたは2つのパルスがあるかどうか決定する必要がないので、変圧器のドライブレベルを減らすことができる。平均的に、シングルエンドシステムはエッジあたり1.5パルスを必要とし、差動伝送はエッジ当たり1パルス（33 %の減少）を必要とする。

減少した駆動レベルとより少ないパルスは、また、無線周波数放射を減らすことができる。放射の理由は、電源の電流パルスがプリント回路基板構造の放射線を引き起こすことである。パルスが少なく、各パルスのエネルギーが低いので、発生する高周波放射線は著しく減少する。

シングルエンドシステムと比較して、差動伝送は、2つの他の長所を持ちます：伝播遅れと免疫。シングルエンド法では、単一のパルスまたは2つのパルスを作成するとき、特定のタイミング関係がなければならず、受信機は特定の時間ウィンドウ内のパルスを分析しなければならない。これらの要件は符号化と復号化に制限を与え、最終的にはデバイスを通して伝搬遅延を制限する。これは、デバイスが達成できるトータルスループットを制限する。差動方式は、単一のパルスを常に使用するために制限されないので、伝搬遅延が低く、スループットが高い。

差動受信機は、送信機によって送信された差動信号を確実に検出することができ、また、分離システムにおいて遍在する無駄なコモンモードノイズを抑制することができ、結果としてコモンモード過渡的なイミュニティ（CMTI）の大幅な改善がもたらされる。差動受信機は、電源ノイズに対してあまり影響を受けず、したがって、より高い耐性を有する。オプトカプラで使用されるLEDは、本質的にシングルエンドであり、光カプラのCMTI性能が通常不良である理由の1つである。差動データ伝送は，イコプラデジタルアイソレータの性能を光カプラと比較して大幅に改善できる。

データ伝送方法はまた、設計者がデジタルアイソレータの性能を最適化するためのオプションである。Iopler技術の基礎として真の差動結合素子を使用することによって、この点において高い柔軟性を提供することができ、それはまた、通常、オプトカプラおよび容量結合デバイスによって達成できない。