【经验】如何为轨道交通广播监控系统SPI信号隔离选择一款合适的隔离芯片？
SPI通信原理是主从工作模式，一般使用四条信号线，分别为SCLK（时钟信号）、MOSI（主机输出/从机输入数据线）、MISO（主机输入/从机输出数据线）、SS反（片选），SPI接口连接示意图和时序示意图参考如下图1所示。
图1：SPI接口连接示意图和时序示意图
以地铁轨道交通广播监控系统SPI通信为例，因其处于高压强磁场干扰环境下工作，容易导致各通信节点的SPI总线接口因高压共模干扰导致无法正常工作，严重时甚至会烧毁芯片和仪器设备，故必须对SPI总线各个通信节点进行电气隔离。那么，如何做好SPI总线通信隔离呢？一般有两种解决方案：
1、 分立方案：
选用仅能提供一个隔离通道的单通道隔离光耦分别对SPI一路信号线做隔离保护，单机用量4颗，典型光耦型号如6N137（AVAGO、TOSHIBA等均有），最高速率为10Mbps，不过此设计缺陷是占用PCB面积大，电路设计复杂，同时光耦有光衰影响使用寿命，不具有长期可靠性。
2、 集成方案：
选用一颗集成四路通道的通信隔离芯片对SPI四路信号线分别做隔离保护，要求隔离芯片信号方向为3正1反（或三发一收），如果选用磁耦隔离，更容易受到外界的电磁干扰影响，故推荐选用性价比最高的容耦隔离芯片。
针对如上设计考量，本文推荐选用SILICON LABS（芯科）容耦型数字隔离芯片Si8641BB-B-IS1，四路信号方向为3正1反（或三发一收），采用RF射频信号代替普通光耦的光信号进行信号传输与隔离，同时其采用的射频开关键控方案优于传统的脉冲编码方案，可提供更好的噪声抗干扰能力以及更低的功耗。Si8641BB-B-IS1数字隔离芯片为宽体SOIC-16封装，其内部功能框图和pin脚定义参考如下图2所示。
图2：Si8641BB-B-IS1数字隔离芯片内部功能框图和pin脚定义
下面，再提供下用于SPI通信隔离时的典型应用电路，参考如下图3所示，左侧为主机端口，右侧为从机端口，注意pin7和pin10设计时需要拉高；pin2和pin15为GND pin，可以隔离供电电压对通信信号的影响；pin1（VDD1）和pin16（VDD2）建议工作电压为2.5V~5.5V，支持低功耗设计。
图3：Si8641BB-B-IS1数字隔离芯片典型应用电路
最后，总结下Silicon Labs（芯科）SI8641BB-B-IS1数字隔离芯片的竞争优势：
· 高达50kV/μs共模抑制比（CMTI），具有业界最佳的抗噪声能力；
· 高达150Mbps数据传输速率；
· 隔离介质是SIO2，介电强度可达500V/μm，以此作为电介质，有很低的失效率；
· 采用OOK调制技术，具有良好的电磁兼容性，可有效避免外部电磁干扰，EMI低于光耦20dB，可节省昂贵的屏蔽措施；
· 集成度高，三发一收，可替换4颗单通道通信隔离光耦，大大缩小PCB面积；
· 拥有业界最低功耗，1.6mA/ch @1Mbps 比光耦低5倍；
· 具有最好的时序特性，传播延时仅10ns，比光耦低3倍，抖动比光耦低2倍(350ps)；
· 具有长期的可靠性，使用寿命可达60年，可保证产品长期的生命周期；
· 通过了UL、CSA、VDE以及AEC-Q100汽车级认证；
· 世强大批量备货，供货交期价格等均具有竞争优势。
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ADuM1201ARZ有类似的隔离芯片推荐吗？
芯科的SI8622EC这颗料可以替代，规格书如下：Silicon Labs（芯科科技） Si861x/Si862x数字隔离器 数据手册。延时时间和速率都比对比要好。
有没有自带隔离DC-DC的数字芯片应用在SPI通讯应用上？
推荐高速数字隔离Si88241，它自带DC-DC电源控制器，外部只需接个小型变压器即可实现电源转换，4通道数字隔离，三进一出，非常适合SPI通讯的应用场合。
电子商城
品牌：SILICON LABS
品类：Wireless Gecko SoC
价格：￥8.1764
现货： 102,628
品牌：SILICON LABS
品类：Mighty Gecko Multi-Protocol Wireless SoC
价格：￥27.0929
现货： 90,767
现货市场
品牌：SILICON LABS
品类：Switch Hall Effect Magnetic Position Sensor
价格：￥2.2924
现货：126,000
服务
可定制波导隔离器频率覆盖5.5GHz~110GHz，插损损低至0.25dB、隔离度、正向方向功率、封装尺寸参数。
最小起订量： 1pcs 提交需求>
可定制板装式压力传感器支持产品量程从5inch水柱到100 psi气压；数字输出压力传感器压力范围0.5~60inH2O，温度补偿范围-20~85ºС；模拟和数字低压传感器可以直接与微控制器通信，具备多种小型SIP和DIP封装可选择。
提交需求>
授权代理品牌：集成电路
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