» » USB изолятор на базе ADUM4160 от Analog Devices

 
 
 

USB изолятор на базе ADUM4160 от Analog Devices

Разместил Datagor 14 июля 2013. Просмотров: 21756

19 USB изолятор на базе ADUM4160 от Analog DevicesНа просторах англоязычной Сети я обнаружил интересный проект — Изолятор USB порта компьютера (circuitsathome.com), который обеспечивает гальваническую развязку ПК и внешнего устройства.
Это не просто перевод, я решил провести небольшое исследование темы. Результатами спешу поделиться с вами, уважаемые сограждане.

А зачем это нужно?

Особенностью стандарта USB является то, что периферийные устройства имеют общую «землю» с USB-хостом и оказываются электрически связаны с «грязной землей» импульсного БП и соответственно всего ПК.
Если ваш компьютер не заземлен правильно (нужен отдельный действующий третий провод заземления в евророзетке), то кроме шумов и помех вы можете получить «фазу» сетевого напряжения и потенциал ок. 110В со всеми вытекающими.

USB изолятор позволяет избавиться от земляных петель, электрически отсоединяет «грязную землю», снижает уровень помех и шумов, предохраняет от повреждения и ПК и внешнее оборудование. Это особенно полезно при работе с измерительными приборами на базе ПК (USB-осциллографы, логические анализаторы и пр.) или в производственных условиях и является обязательным в медицинской аппаратуре.

В нашем звуковом приложении также будет полезным гальванически развязать ПК и внешний USB-ЦАП.
Промышленные USB-изоляторы стоят $200 … $400. Предлагаю немного сэкономить и получить новый опыт!

Как работает ADuM4160?

Analog Devices производит серию цифровых USB-изоляторов по запатентованной технологии iCoupler.
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен только полноправным членам сообщества и подписчикам.
Пожалуйста, ознакомьтесь с условиями доступа.


Схема USB изолятора на ADuM4160

Схема проста и практически полностью повторяет схему из документации производителя.
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен только полноправным членам сообщества и подписчикам.
Пожалуйста, ознакомьтесь с условиями доступа.

USB изолятор на базе ADUM4160 от Analog Devices USB изолятор на базе ADUM4160 от Analog Devices


Испытания

Иллюстрация показывает сигнал 1 кГц аналогового калибратора, отображающийся с помощью осциллоскопической приставки Bitscope 310 USB DSO.
USB изолятор на базе ADUM4160 от Analog Devices

Амплитуда сигнала сверху вниз изменяется от 4В до 4 мВ. Левая колонка показывает форму сигнала с изолированным USB-портом, в правой колонке сигналы были получены с осциллоскопом, непосредственно включенным в тот же порт USB того же компьютера.

Полученные результаты могут быть легко интерпретированы: в то время как сигнал 4V выглядит почти однаково, более слабые сигналы содержат все больше и больше шумов. И наконец сигнал 4mV с неизолированного порта от Bitscope очень сложно разобрать, не говоря уже о померить.

Автор проекта, OLEG, пишет:
USB изолятор на базе ADUM4160 от Analog Devices

Я проверил эту схему в работе с моим компьютерным осциллоскопом Bitscope DSO и логическим анализатором Logicport, оба работают безупречно. Я также сделал обширный тест целостности данных путем перемещения и архивирования / распаковки больших файловых архивов на USB-флешке, подключенной к ПК через этот изолятор.
Я не обнаружил ни одной ошибки на более чем 100Gb переданных данных.


Файлы

Схема и разводка платы в Eagle. Плата под SMD-компоненты: микросхемы в SOIC, конденсаторы и резисторы 1206. Почти все компоненты на верхней стороне, на нижней — два полигона земель.
Файловый сервис доступен только полноправным членам сообщества и подписчикам.
Пожалуйста, ознакомьтесь с условиями доступа.


Плата в Sprint Layout 6.0 (прислал Евгений Red, подрихтовал Игорь Datagor):
Файловый сервис доступен только полноправным членам сообщества и подписчикам.
Пожалуйста, ознакомьтесь с условиями доступа.


Даташит на ADUM4160
Файловый сервис доступен только полноправным членам сообщества и подписчикам.
Пожалуйста, ознакомьтесь с условиями доступа.


Источники

Описание проекта Oleg на circuitsathome.com (англ.)
Даташиты с сайта Analog Devices
UG-043: iCoupler ADuM4160/ADuM3160 USB Isolator Evaluation Board

Об авторе

Игорь Петрович Котов (Datagor)
Россия, Сибирь, г.Новокузнецк
Основатель, владелец и главный редактор Журнала практической электроники datagor.ru.
Founder, owner and chief editor of datagor.ru.
 

Понравилось? Палец вверх!

  • всего лайков: 95

Поделись с друзьями!


Связанные материалы:


Kaspersky FREE. Бесплатная годовая лицензия для России, Белоруссии и Украины

Привет, друзья! Очередной подарок от kaspersky.ru — антивирус «Kaspersky FREE». Спасибо...

Пусть всегда будет солнце!

Сегодня День Победы. Мы так долго живём без войны, что начали забывать, что это...

Кит отладочной платы ЦАПа «Silver Wolf R192» (WM8805, WM8740, TOSLINK, S/PDIF с

Для разработки следующего Датагорского ЦАПа и написания управляющего софта была создана...

17/01 киберсубботник на портале

Привет, дрУги! В ближайщую субботу на нашем портале и в магазине будет...

Coil32 v9.0 - программа для расчета катушек индуктивности

Всем, кто занимался изготовлением (и ремонтом) приемников, передатчиков, акустических систем,...

Сэмплы гитарного комбоусилителя U-96

Как и обещал, записал пару сэмплов на скорую руку с моего комбика...

Библиотеки Diptrace +3D. Разъёмы PBS (розетки)

Продолжая тему библиотек для Diptrace, хочу предложить розетки однорядные PBS для пайки...

ВЧ детектор

Данный ВЧ детектор был изготовлен практически из подручных деталей с целью определения...

Toshiba - это хорошо! Новейший каталог 4Q2012

Предлагаю вниманию сограждан новейший каталог Toshiba Bipolar Power Transistors — 4 квартал...

Бездроссельный автомобильный блок питания на IRS2153 для ноутбука и IPhone

Возникла необходимость запитать свой ноутбук от бортовой сети автомобиля. Не люблю...

Transformer: программа расчета маломощного (до 500 Вт) силового трансформатора на

Предлагаю начинающим очень простую программулину для расчета силовых трансформаторов. Автор...

Датагорская Ярмарка электроники v.2 открылась!

Уважаемые граждане Датагории и гости нашего кибер-города! После обновления открылась...
<
  • Гражданин
14 июля 2013 21:07

Евгений / mr.red

  • Регистрация: 3.09.2012
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 12
 
  • 0
Штука интересная и нужная.
Только можно печатку в чем-то более демократичном, ну там картинкой или ПДэФкой, Eagle не установлен, да не "секу" я в нем ...

... ой ...
Можно импортировать через Sprint-Layout ...
Вопрос снимается.

<
  • Главный редактор
14 июля 2013 21:15

Игорь Петрович Котов / Datagor

  • Регистрация: 25.02.2011
  • Публикаций: 262
  • Комментариев: 1603
 
  • 0
Женя, ты не ошибся?
Научи нас, как импортировать Eagle в Sprint.

<
  • Гражданин
14 июля 2013 21:36

Евгений / mr.red

  • Регистрация: 3.09.2012
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 12
 
  • 0
ОК.
Запускаем Sprint-Layou 6 (в пятом этого нет)...
Нажимаем "Файл" - "Gerber Импорт" ...
Вставляем файлы от ИГЛЫ ...
Вуаля ...

<
  • Главный редактор
14 июля 2013 22:13

Игорь Петрович Котов / Datagor

  • Регистрация: 25.02.2011
  • Публикаций: 262
  • Комментариев: 1603
 
  • 0
Не, герберы - это не форматы Eagle. Герберы можно получить из любой CAD-программы. Они оказались в папке с проектом лишь по доброй воле автора.
Женя, если у тебя получилась печатка в Спринте - присылай, я добавлю в статью от твоего имени.

<
  • Главный редактор
15 июля 2013 18:08

Игорь Петрович Котов / Datagor

  • Регистрация: 25.02.2011
  • Публикаций: 262
  • Комментариев: 1603
 
  • 0
Женя, спасибо! Файлик получил и подрихтовал немного - ты забыл импортировать Exеllon-файл сверления, это простой текстовый файлик в комплекте USB_Isolator.TXT
Также свой вариант импорт прислал Павел (Endl).
Друзья, чертеж проекта в народном Спринте прикрепил к статье.

Планирую сделать очень миниатюрную платку, только изолятор, без ИИП.
Толстая медь, маска, металлизация, надписи и т.п., вобщем обычное датагорское качество.
Предполагаемая цена вопроса 150...300 руб. (зависит от количества подписчиков).
Кто хочет заводские печатки, отмечайтесь в комментах.
Чип ADUM тоже планирую привезти.

Но, блин, как-то не вижу живого интереса.
dash

<
  • Гражданин
15 июля 2013 22:20

Александр / TonyR

  • Регистрация: 16.09.2012
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 8
 
  • -1
Возник вопрос - имеет ли смысл данный изолятор при наличии заземления в розетке?

<
  • Гражданин
15 июля 2013 22:52

Александр / Alexverb

  • Регистрация: 15.04.2009
  • Публикаций: 1
  • Комментариев: 45
 
  • 0
Интерес появится, я думаю, позже ) не отказался бы от микросхемки. Печатку буду делать, наверное, одну, в рамках моей задумки о предварительном усилителе/USB-ЦАПе. Материал очень в тему!

<
  • Прохожий
16 июля 2013 03:24

/ pavel_1406

  • Регистрация: --
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 0
 
  • +1
Цитата: TonyR
Возник вопрос - имеет ли смысл данный изолятор при наличии заземления в розетке?


На сколько я понимаю, дело тут даже не столько в заземлении. В серьезном устройстве врядли будет использоваться питание от компьютера, следовательно и источник будет свой. Может возникнуть ситуация, что потенциал земли БП компьютера, не равен потенциалу земли питальника устройства. Разность может быть - 10ки вольт. Как следствие - при соединении портов хана может прийти либо порту ЮСБ либо трансиверу устройства...

<
  • Гражданин
16 июля 2013 06:07

Юрий / shaytan

  • Регистрация: 25.01.2010
  • Публикаций: 2
  • Комментариев: 71
 
  • +1
Цитата: pavel_1406
Может возникнуть ситуация, что потенциал земли БП компьютера, не равен потенциалу земли питальника устройства. Разность может быть - 10ки вольт.

Нашел в документации на 4160 (если правильно понял) - максимальная амплитуда напряжение между входом и выходом - 846-848 В переменки, для обеспечения длительной безотказной работы - 565 В переменки.
ИМХО, такой изолятор может пригодиться именно в аудиоустройствах с usb-входом и сыграет более важную роль в разделении общих проводов и уменьшению наводок, чем как изолятор между двумя приборами с разным общими потенциалами...
Автору мой + за статью! drinks

<
  • Гражданин
16 июля 2013 22:00

Виктор / Sviteck

  • Регистрация: 12.12.2009
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 7
 
  • 0
Есть юсби осциллограф, от микрухи не отказался бы. А сколько она может стоить ?

<
  • Главный редактор
16 июля 2013 23:21

Игорь Петрович Котов / Datagor

  • Регистрация: 25.02.2011
  • Публикаций: 262
  • Комментариев: 1603
 
  • 0
Виктор, здесь обсуждать денежные вопросы не будем.
Я постараюсь в ближайшее время описать все условия и открыть подписку на форуме.

<
  • Гражданин
18 июля 2013 00:57

Максим / Fox123

  • Регистрация: 4.03.2010
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 5
 
  • 0
Полгода назад я применил такую развязку для USB ЦАПа на WM8740. Работает безупречно. Трудно сказать, насколько развязка влияет на улучшение характеристик устройства (без развязки не мерил), но с ней достигнуты такие показатели:
Гармонические искажения, %: 0.0017
Интермодуляционные искажения + шум, %: 0.0044
Уровень шума, дБ (А): -98.1

<
  • Гражданин
20 июля 2013 00:32

Владимир / vladomir

  • Регистрация: 6.09.2009
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 46
 
  • 0
Да, м/с 4160 крутая! Будем искать...

<
  • Гражданин
21 июля 2013 22:09

Александр / AlViS

  • Регистрация: 25.09.2010
  • Публикаций: 1
  • Комментариев: 98
 
  • 0
Занятная железка.
Хоть у меня и по оптике подключено, поэкспериментировать занятно. Ну, ещё смотря сколько стоить будет...

<
  • Гражданин
29 июля 2013 03:36

Михаил / Mike

  • Регистрация: 3.09.2011
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 36
 
  • 0
Огромное спасибо автору за статью. Имею большой опыт выхода из строя дорогущих профессиональных USB-звуковых карт как раз из-за отсутствия гальванической развязки. Думаю, мои знакомые музыканты и звукорежиссеры по достоинству оценят сей девайс :)

<
  • Гражданин
3 августа 2013 14:51

Михаил / Godin0104

  • Регистрация: 10.02.2010
  • Публикаций: 5
  • Комментариев: 113
 
  • +1
На мой взгляд, статья крайне интересна вот с какой еще стороны. Широкое внедрение в практику импульсных блоков питания, да еще в аудиотехнике, сопровождается превознесением оных, как идеала. Но не все так идеально, и материал это наглядно демонстрирует. И еще, мы много времени проводим у компьютера, слушаем с "винта" музыку. Описанное устройство, позволяет вам не портить уши, если вы выводите сигнал на внешнее устройство не имеющего подобного буфера.

<
  • Кандидат
9 августа 2013 00:32

Люлин Владимир Иванович / levsha46

  • Регистрация: 7.07.2012
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 26
 
  • 0
Если будет в продаже подобный набор (плата +микросхема) обязательно куплю.
Хочу скомбинировать его с USB хабом, тем более он всё равно у меня подпитывается от отдельного ИП.

Безусловно штука очень нужная и полезная. Подпишусь на плату и микросхему. Собираюсь встроить в USB хаб, тем более он у меня всё равно подпитывается от отдельного ИП.

<
  • Гражданин
9 августа 2013 14:36

Всеволод / VDV

  • Регистрация: 4.01.2009
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 6
 
  • 0
Спасибо автору за полезную статью.Это устройство всегда пригодится в работе

<
  • Гражданин
13 декабря 2013 12:30

Артём / Art_Ufa

  • Регистрация: 3.03.2010
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 5
 
  • -1
Спасибо. Очень полезная статья. Знать бы про эту микруху года 3 назад, цел бы был ноут. После неудачных опытов с USB DAC умер он ((.

Информация
Вы не можете участвовать в комментировании. Вероятные причины:
— Администратор остановил комментирование этой статьи.
— Вы не авторизовались на сайте. Войдите с паролем.
— Вы не зарегистрированы у нас. Зарегистрируйтесь.
— Вы зарегистрированы, но имеете низкий уровень доступа. Получите полный доступ.