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【TI：アイソレーション】 ISO全般 カプラからデジタルアイソレータに置き換えるメリット ～SPI編～
SPIラインで使用しているカプラをデジタルアイソレータに
置き換えるメリットについて教えてください。
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回答
SPIは4本の一方向のデータラインを必要とするCMOSロジックの
シリアルインターフェイスです。代表的なSPIインターフェイスは、
SCLK / CS / MOSI / MISOです。
■高速オプトカプラの場合
SPIで使用できる高速オプトカプラにはオープンコレクタ出力と
トーテムポール出力の2種類があります。
これらのタイプのオプトカプラは2チャンネル品しかないため、
4つのSPIチャネルを全て絶縁するためには
2～4個のオプトカプラが必要となります。
オープンコレクタ出力を使用すると直列抵抗Riが必要となり、
抵抗とオプトカプラの入力容量の組み合わせで
ローパスフィルタが形成されて最大ビットレートを
SPI全体のスループットを制限してしまいます。
この影響を緩和するためにコンデンサCを配置する必要も出てきます。
またオープンコレクタ出力のオプトカプラはロジックハイの状態を
作り出すためにプルアップ抵抗RLも必要となります。
高速オプトカプラにはトーテムポール出力型のオプトカプラもあります。
入力はオープンコレクタ出力と同じ構成ですが出力はプッシュプル構成になります。
出力側のプルアップ抵抗は不要です。
通常オプトカプラは高速タイミングの仕様を満たすために350Ωの小さなRLを必要とします。
RLが小さいとオプトカプラの出力で消費される電力は大きくなります。
■デジタルアイソレータの場合
受動部品を追加した高速オプトカプラ3個に対して
TIのデジタルアイソレータは1個だけでSPIを絶縁出来ることを下図に示しています。
一例
デジタルアイソレータ（ISO6741）回路：12mm×16mm
オプトカプラ回路：12mm×21.5mm
消費電力の比較は以下の表の通りです。
