DDCバス、ATCAのIPMBバスなどは、さまざまな大規模システムで重要なシステム情報を伝送するために使用されます。これらのバス仕様は、使いやすいという理由から幅広く支持されています。I2Cバスは、1本のクロック(SCL)線と1本のデータ(SDA)線で構成されている2線式のデジタル・シリアル・バスです。許容される最大のプルアップ電流およびバス容量は、それぞれ4mAおよび400pFです。システムが大規模化するのに伴って、増大するバスの負荷を十分に駆動し、I2Cに関するその他の共通的な問題を解決するために、バス・バッファが導入されました。初期のバス・バッファは、I2C規格が定める電圧範囲を逸脱するものがあり、ノイズの多い大規模なシステムで安心して使用することはできませんでした。従来のバス・バッファの利点を生かしながら、すべてのI2C電圧規格を満たしています。このため、このバス・バッファ・ファミリは、ノイズの多い大規模なシステムで幅広く採用されています。電圧に関するI2C規格の要件を図1に示します。レベル(VOL)である0.4Vより低くなる必要があります。信号は、バスの電圧が出力“H”レベル(VOH)である0.9×VCC(VCCはバスの電源電圧)より高くなることが必要です。レベル(VIH)より高い電圧をロジック“H”と解釈する必要があります。ノイズ・マージンとして0.2×VCCが得られます。1'&amp;amp;amp;amp;gt;図1.I2Cバスの電圧規格と結果として得られるノイズ・マージン時と共にシステムが大規模化すると、バス容量が増加して400pFをはるかに超えるようになりました。バス・バッファは大規模なI2Cバスを小さな部分に分割して、部分ごと分けられた容量を駆動する目的で導入されました。バス容量の増加に加えて動作周波数が高くなると、信号の立ち上がり時間の削減も要求されます。バス・バッファには立ち上がり時間アクセラレータ(RTA)が組み込まれています。RTAは、立ち上がりの遷移時に強力なプルアップ電流をバスに供給することによってバスの立ち上がり時間を短くします。リニアテクノロジーが提供しているバス・バッファ製品では、SDA、SCLホットスワップ、プリチャージ、スタック状態バスの復旧のようないくつかの追加機能も組み込むことにより、I2Cシステムの堅牢性をあげ、異なった電圧のシステムの間のレベルシフト通信を簡単に行うことを可能にしています。双方向のI2CバスにバッファとRTAを挿入することで生じる難しい問題は、I2C規格から逸脱してしまうことです。これには次の3つの理由があります。区別する仕組みが必要です。これは、バスが“L”状態に固定されないようにするためです。結果として、一部のバッファは自分ではI2C規格の0.4Vよりも高いVOLを出力する一方で、バスにつながる他のデバイスには0.4Vより低い電圧を出力することを要求するものがあります。他のバッファの中には、入力VOLより少しだけ高い電圧を出力VOLとして設定しているものもあります。第2に、RTAの動作範囲を最大限に広げるため、リニアテクノロジーのバス・バッファはI2Cの規格で定められたVOLより少しだけ高い電圧で、プルダウンをオフにして、RTAをオンします。第3に、すべてのバッファは動作時にバスの容量性負荷になるので、バスの立ち上がり時間を短くするためにできるだけ低い電圧でオフにする必要があります。ほとんどのバッファはRTAを0.8Vでオンにします。一部のバッファは、I2Cの規格である0.4Vより高い電圧でVOLを駆動します。0.4V)から0.2Vかそれ以下に減少し、バッファが動作しているときはバッファの容量性負荷によってバスの立ち上がりエッジが低速になります。ノイズ・マージンが狭くなり、バスがノイズの影響を受けやすくなりました。通常、大規模なシステムは、ロジック“L”のノイズ・マージンをI2C規格内に復元するバス・バッファが必要です。バスの電圧がVILの値(0.3×VCC)を切るまでアクティブでバスの負荷にならない高速バッファが必要です。駆動するバッファ製品との互換性です。調整可能なRTA電流も便利です。複数のRTAを同時に作動できる大規模システムで好都合です。ような望ましくない副作用をもたらす可能性が高まります。LTC4315(12ピン)およびLTC4313(8ピン)は、これらの問題を具体的に解決すると同時に、リニアテクノロジーの他のバス・バッファ製品が持つ有用な機能を備えています。表1にこれらの製品の主要な機能を示します。この記事ではLTC4315について言及していますが、特にことわりのない限り、すべての内容はLTC4313にも同様に当てはまります。ノイズ・マージンを広く確保しています。LTC4315は、0.4Vより高いVOLを駆動するデバイスや0.3・VCCより低い電圧でRTAを起動する製品と相互に利用可能です。LTC4315では、バスの立ち上がり速度を制御するためにRTAの電流レベルをユーザが選択できます。LTC4315は、容量のバッファリング、ホットスワップ、プリチャージ、スタック状態バスの復旧、レベル変換という、リニアテクノロジーの他のバス・バッファが備えている機能を備えています。各規格と互換性があります。要約すると、LTC4315は既存のバッファの利点をすべて備えており、I2C規格を順守しています。大規模なI2Cシステムでは、長いPCB配線や長いケーブルを持つ大型のバックプレーンの組み合わせにより、大きなバス容量が生じます。図2に示すように、ノイズ・マージンの大きいLTC4315のバッファは、信号の品質や動作周波数を低下させることなく、これらの容量性負荷を駆動できます。2'&amp;amp;amp;amp;gt;図2.大規模システム内にあるバックプレーンの寄生容量を駆動するLTC4315。簡単にするため、SCLの経路だけを示しています。つの問題は、ノイズの影響を受けやすいことです。ケーブル内やPCB配線間でノイズと信号が結合すると、入力および出力のクロック信号およびデータ信号が乱されることによってシステム・レベルの障害を引き起こす可能性があります。備えている堅牢なノイズ除去機能を説明します。3'&amp;amp;amp;amp;gt;図3.ノイズの多い400kHzのI2C信号がSCLINに入力されているときでも、LTC4315はノイズのないロジック“H”をSCLOUTで送信。図3では、LTC4315の入力として、400kHzの矩形波に正弦波のノイズが重畳された波形を与えた場合に、LTC4315がそれを処理する様子を示しています。状態に印加されたノイズは、バスの電圧が0.33・VMINより低くならない限り、反対側には伝搬しません。状態は、SCLINのノイズに影響されません。0.33・VMINです。低い方の電圧を表します。LTC4313のすべてのバージョンでは、VMINのデフォルト値はVCCです。図3では、SCLINの電圧が0.33・VMINより低くなると、SCLOUTの電圧がSCLINの電圧に追従します。入力電圧がVILレベルである0.33・VMINを超えても出力にグリッチは発生しません。0.4V=1.25Vです。これらのノイズ抑圧機能により、LTC4315は、ノイズの多い大規模I2Cシステムにおける堅実な選択肢となります。理想的には、ノイズの多い大規模I2Cシステムのシステム設計者は、LTC4315をすべての基板に使用して最大限のノイズ耐性を確保することが望まれます。非準拠のVOL(この場合には0.6V)を駆動するデバイスとのLTC4315の互換性を図4に示します。0.6Vをマイクロプロセッサに渡しますが、ここでは0.6Vがロジック“L”と解釈されます。LTC4315のバッファがオフになる電圧が高い(この回路では1.089V)ので、ロジック“L”のノイズ・マージンは489mVになります。大規模システムでは、リニアテクノロジーの従来のバッファがLTC4315と同じバスに存在することがあります。これらのバッファは、LTC4315のバッファがオフする電圧である0.3・VCCより低い電圧で起動するRTAを内蔵していることがあります。した環境でも、システムはグリッチなどの問題を起こすことなく動作することが重要です。LTC4315は、0.3・VCCより低いバス電圧で他のデバイスからのRTA電流を検出すると、自らのバッファをオフにすることにより、他のRTAとの競合を回避し、スムーズで連係した動作を行うことができます。バックプレーンへのカードの装着または取り外しにより動的に変化するシステムでのLTC4315の動作を図5に示します。説明を簡単にするため、3.3Vの単電源を選択し、SCLの経路のみを示します。カード上のI2Cデバイスをバックプレーンの大容量から防護し、カード容量を互いに分離して、活線挿抜を支援するため、カードの端にはバッファが取り付けられています。取り付けられています。これらの製品のRTAは、それぞれ0.6Vおよび0.8Vで起動しますが、LTC4315のバッファがオフするのは0.3・VCC(約1V)です。5'&amp;amp;amp;amp;gt;図5.カスケード接続アプリケーションで複数のLTC4300AおよびLTC4307と連携して動作するLTC4315図6~9は、このシステムでのバックプレーンとカードのSCL波形を、構成の変更に応じて追跡したものです。図6に示すのは、図5に示すシステム構成でのSCL波形です。つのLTC4315と連携して動作しています。