MicroLAN工作的三个规则有哪些？

来源：analog 发布时间：2023-11-29

摘要： 通过遵循这里提出的规则;使用5类双绞线，控制转换速率，并取代有源上拉，超过300米的电缆与500多种不同的1-Wire设备的可靠通信已被证明。在没有旋转速率控制和主动上拉的情况下，使用150个1-Wire设备，极限长度约为100米。

MicroLAN工作的三个规则

控制驱动器的转换率
MicroLAN由三部分组成:主机、布线和连接器以及1-Wire 器件。它是一个开漏(线与)主/多从网络，通常使用一个电阻上拉到主的标称5V工作电源。当主站中的晶体管主动将线路拉到逻辑0时，通信周期开始，如果适用，1- wire从站保持0，并且在主站和从站释放线路后，电阻上拉将线路返回到逻辑1。如果晶体管在更短的时间内将线路拉低，而不是在电缆电气长度的转换时间内，那么MicroLAN是在传输线环境中工作的，来自线路末端的反射可能会导致位错误。由于不可能在其特性阻抗下终止MicroLAN电缆，当这种情况存在时，必须控制总线晶体管的转换率。对于长度超过300米或以上的总线，建议使用3到4微秒的转换率。
在上升沿上，当MicroLAN上的容性负载通过增加1-Wire器件或电缆电容通过使线路变长而增加时，将线路返回到电源电压的时间增加。如果总容性负载(包括线路、器件和杂散电容)和上拉电阻值的乘积导致时间常数(RC)超过协议定义的位时隙，则通信停止。因此，电缆中未使用的电线应保持不连接。将它们接地会显著增加容性负载，以至于上拉不能在位时间内将线路提升到逻辑开关阈值以上。如果上拉电阻的值已经是产生可识别的0电平的最小值(1.5k)，则必须替换有源上拉电阻。当然，同样的规则适用于有源上拉和下拉，当在传输线环境中工作时，必须控制压摆率。这与无源上拉电阻无关，因为RC时间常数具有固有的慢摆率。
选择电缆时要小心
MicroLAN的性能在很大程度上不受线上1-Wire设备数量的影响。连接主设备和1-Wire设备的电缆在很大程度上控制和限制了MicroLAN网络。对于长达30米的短程运行，在MicroLAN上使用的电缆选择很简单，因为即使是扁平的模块化电话电缆也可以与少量的1-Wire设备一起使用。但是，MicroLAN的长度越长，电缆的性能就越重要，因此电缆的选择就变得越来越重要。电缆显示出电阻、电容和电感的独特特性，而这些特性又由电缆的几何形状、导体及其周围介质的尺寸和间距决定。这些物理性质决定了电缆的特性阻抗、支持的信号带宽和传播速度。具体来说，电缆电阻降低了0逻辑级噪声裕度，尽管100欧姆的值是可以接受的。然而，电缆电容的范围可以从30pf /m到100pf /m，它会加载MicroLAN驱动器，不仅增加上拉时间常数(RC)，而且随着主晶体管接通和放电线路，电缆中的峰值电流也会增加。如果该晶体管在存储在线路电容中的电荷完全放电之前关闭，则在线路中流过的剩余电流决定了产生的感应电压的幅值。在驱动器上看到的结果电压可以变得足够大，从而干扰通信。在电缆的远端，这种电感产生的电压振荡为负，使最靠近电缆端的1线器件的衬底反向偏置，从而在二极管降处箝位电压。
所关注的电感是差分电感，它是在电缆输入端测量的两根线在远端短路在一起的电感。差分电感大大低于单线电感，因为电流在对中沿相反方向流动，在理想情况下会完全抵消。差分电感随着导体之间距离的减小而减小，因此建议使用相邻对，或者最好使用双绞线。双绞线减少了来自附近干扰源的不必要的耦合，因为在导线中产生的电流在两个导体中以相反的方向流动并趋于抵消。除了最苛刻的性能要求外，推荐使用5类双绞线电话线。当需要线长，设备号或每根电缆超过一个MicroLAN时，使用IEEE 1394(“火线”)兼容电缆。火线是一种双屏蔽电缆，包含两个单独屏蔽的双绞线，加上两个单独的导体来承载电力。其可控阻抗和低电感提供了优异的微局域网性能。
保持公共汽车运行
如前所述，随着线路中电感的增加，L di/dt的乘积会产生电压偏移，导致比特误差，并对电缆远端至少第一个1线器件的基板产生反向偏置。当主电路中的晶体管在存储在线路电容中的电荷完全放电之前关闭时，这些电压是由仍然流过电缆的数据和返回线路的电流产生的。显而易见且推荐的解决方案是将下拉晶体管保持在导通状态，直到线路中的电流放电。如果不可能延长时序，则建议在远端放置一个肖特基二极管，以箝位感应产生的电压过调。将二极管穿过电缆与数据线上的阴极连接起来，在返回线上连接阳极。电感有问题的微局域网每一长度只需要一个二极管。