LTC4315 高ノイズ・マージンの 2 線バス・バッファ 特長 n n n n n n n n n n n 概要 双方向バッファにより、ファンアウト数を増加 VIL = 0.3 • VCC の大きなノイズ・マージン 高い VOL をドライブするI2C 非準拠のデバイスと互換 立ち上がり時間アクセラレータの電流を選択可能 1.5V、1.8V、2.5V、3.3V、および 5V バスのレベルシフト 電源の入ったバックプレーンに対する基板の挿入 / 引き抜き時に、SDAやSCLの損傷を防止 スタックしたバスの切断および復旧 I2C、I2C Fast Mode、および SMBus 規格に準拠 ±4kVの人体モデル ESD 耐性 非給電時にSDAピンとSCLピンが高インピーダンス 12ピン （4mm×3mm）DFNおよび 12ピンMSOP パッケージ n n n n n 挿入時は、SDAラインとSCLラインが 1Vにプリチャージされ るので、バス障害を最小限に抑えることができます。ENABLE が H にアサートされ、SDAピンとSCLピンでストップ・ビット またはバスのアイドル状態が検出された後で、入力と出力の 間の接続が確立されます。 45msの間、データとクロックの両方が一度も同時に H にな らず、DISCEN が H の場合、FAULT 信号が生成され、バス が L 状態にスタックして入力が出力から切断されたことを知 らせます。次いで、最大 16のクロック・パルスが生成され、ス タックしたバスを解放します。スリーステートのACCピンによ り、入力側および出力側の立ち上がり時間アクセラレータの 強度を調整できます。 アプリケーション n LTC4315は、低オフセット電圧と最大 0.3 • VCC の高ノイズ・ マージンを維持しながら双方向バッファリングを行う、ホット スワップ可能な2 線バス・バッファです。ノイズ・マージンが大 きいので、高いVOL（>0.4V） をドライブするデバイスと組み合 わせて使用することが可能で、複数のLTC4315をカスケー ド接続することができます。LTC4315は、1.5V、1.8V、2.5V、 3.3V、および 5V バスの間のレベル変換をサポートしています。 容量バッファ/ バス・エクステンダ 基板の活線挿入 ATCAなどの通信システム レベル変換 PMBus サーバー L、LT、LTC、LTM、Linear Technologyおよび Linearのロゴはリニアテクノロジー社の登録商 標です。Hot Swapはリニアテクノロジー社の商標です。その他全ての商標の所有権は、それぞ れの所有者に帰属します。6356140、6650174、7032051、7478286をはじめとする米国特許に よって保護されています。 標準的応用例 400kHz 動作 3.3V 0.01µF 2.7k 2.7k 5V VCC2 VCC 10k RBUS_IN = 2.7kΩ, CBUS_IN = 50pF RBUS_OUT = 1.3kΩ, CBUS_OUT = 400pF, ACC = 0V 1.3k 1.3k 10k SCLOUT 1V/DIV DISCEN ENABLE SCLIN LTC4315 READY READY SCL1 SCLIN SCLOUT SCL2 SDA1 SDAIN SDAOUT SDA2 FAULT ACC FAULT 500ns/DIV 4315 TA01b GND 4315 TA01a 4315f 1 LTC4315 絶対最大定格 （Note1、2） 電源電圧 VCC、VCC2 .................................................–0.3V ～ 6V 入力電圧 ACC、DISCEN、ENABLE ............................–0.3V ～ 6V 入力電圧 / 出力電圧 SDAIN、SCLIN、SCLOUT、 SDAOUT ....................................................................–0.3V ～ 6V 出力電圧 FAULT、READY .........................................–0.3V ～ 6V 出力シンク電流 FAULT、READY ............................................................. 50mA 動作周囲温度範囲 LTC4315C ............................................................ 0°C ～ 70°C LTC4315I ......................................................... –40°C ～ 85°C 保存温度範囲.................................................... –65°C ～ 150°C リード温度（半田付け、10 秒） MSOP ............................................................................300°C ピン配置 TOP VIEW TOP VIEW ENABLE 1 12 VCC DISCEN 2 11 VCC2 SCLOUT 3 SCLIN 4 9 SDAIN ACC 5 8 FAULT GND 6 7 READY 13 ENABLE DISCEN SCLOUT SCLIN ACC GND 10 SDAOUT 1 2 3 4 5 6 12 11 10 9 8 7 VCC VCC2 SDAOUT SDAIN FAULT READY MS PACKAGE 12-LEAD PLASTIC MSOP DE PACKAGE 12-LEAD (4mm × 3mm) PLASTIC DFN TJMAX = 150°C,θJA = 43°C/W EXPOSED PAD (PIN 13) PCB CONNECTION TO GND IS OPTIONAL TJMAX = 150°C, θJA = 135°C/W 発注情報 無鉛仕上げ テープアンドリール 製品マーキング * パッケージ 温度範囲 LTC4315CDE#PBF LTC4315CDE#TRPBF 4315 12-Lead (4mm×3mm) DFN 0°C to 70°C LTC4315IDE#PBF LTC4315IDE#TRPBF 4315 12-Lead (4mm×3mm) DFN –40°C to 85°C LTC4315CMS#PBF LTC4315CMS#TRPBF 4315 12-Lead Plastic MSOP 0°C to 70°C LTC4315IMS#PBF LTC4315IMS#TRPBF 4315 12-Lead Plastic MSOP –40°C to 85°C さらに広い動作温度範囲で規定されるデバイスについては、弊社または弊社代理店にお問い合わせください。* 温度グレードは出荷時のコンテナのラベルで識別されます。 非標準の鉛仕上げの製品の詳細については、弊社または弊社代理店にお問い合わせください。 無鉛仕上げの製品マーキングの詳細については、http://www.linear-tech.co.jp/leadfree/ をご覧ください。 テープアンドリールの仕様の詳細については、http://www.linear-tech.co.jp/tapeandreel/ をご覧ください。 4315f 2 LTC4315 電気的特性 SYMBOL l は全動作温度範囲の規格値を意味する。それ以外は TA = 25 Cでの値。注記がない限り、VCC = VCC2 = 3.3V。 PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS 5.5 V 電源 / 起動 VCC Input Supply Voltage VDD,BUS 2-Wire Bus Supply Voltage VCC2 ICC Output Side Accelerator Supply Voltage Input Supply Current l (Note 3) 2.9 l 1.4 5.5 V l 2.25 5.5 V VENABLE = VCC = VCC2 = 5.5V, VSDAIN,SCLIN = 0V (Note 4) l 6 8.1 10 mA ICC(DISABLED) Input Supply Current VENABLE = 0V, VCC = VCC2 = 5.5V, VSDAIN,SCLIN = 0V l 2.3 3.3 4.3 mA ICC2 VCC2 Supply Current VENABLE = VCC = VCC2 = 5.5V, VSDAIN,SCLIN = 0V (Note 4) l 0.2 0.31 0.4 mA ICC2(DISABLED) VCC2 Supply Current VENABLE = 0V, VCC = VCC2 = 5.5V, VSDAIN,SCLIN = 0V l 0.15 0.25 0.35 mA VTH_UVLO VCC UVLO Threshold VCC Rising l 2.55 2.7 2.85 V VCC_UVLO(HYST) UVLO Threshold Hysteresis Voltage VPRE Precharge Voltage 200 mV SDA, SCL Pins Open l 0.8 1 1.2 V IOL = 4mA, Driven VSDA,SCL = 50mV l 100 190 280 mV IOL = 500µA, Driven VSDA,SCL = 50mV l 15 60 120 mV IOL = 4mA, Driven VSDA,SCL = 200mV l 50 120 180 mV IOL = 500µA, Driven VSDA,SCL = 200mV l 15 60 115 mV (Notes 5 and 6) l VIL(HYST) Buffer Input Logic Low Voltage VIL Hysteresis Voltage ILEAK Input Leakage Current SDA, SCL Pins = 5.5V, VCC = 5.5V, 0V l ±10 µA CIN Input Capacitance SDA, SCL Pins (Note 7) l 10 pF SDA, SCL Pins, VCC = VCC2 = 5V l 0.4 V/µs VCC = VCC2 = 5V (Note 5) l 0.38 • VMIN 0.41 • VMIN 0.44 • VMIN V SDA, SCL Pins, VCC = VCC2 = 5V (Note 5) l 0.05 • VMIN 0.07 • VMIN V SDA, SCL Pins ACC Grounded, VCC = VCC2 = 5V (Note 8) ACC Open, VCC = VCC2 = 5V (Note 8) l l 15 1.5 25 2.5 40 3.5 mA mA バッファ VOS(SAT) VOS VIL(FALLING) Buffer Offset Voltage Buffer Offset Voltage 0.3 • VMIN 0.33 • VMIN 0.36 • VMIN 50 V mV 立ち上がり時間アクセラレータ dV dt (RTA) VRTA(TH) ∆ VACC IRTA Minimum Slew Rate Requirement Rise Time Accelerator DC Threshold Voltage Buffers Off to Accelerator On Voltage Rise Time Accelerator Pull-Up Current 0.1 0.2 イネーブル/ 制御 VEN(TH) ENABLE Threshold Voltage l 1 1.4 1.8 V VDISCEN(TH) DISCEN Threshold Voltage l 1 1.4 1.8 V ILEAK Input Leakage Current DISCEN, ENABLE Pins, VCC = 5.5V l 0.1 ±1 µA VACC(L,TH) ACC Input Low Threshold Voltage ACC Input High Threshold Voltage ACC High, Low Input Current VCC = 5V l 0.2 • VCC 0.3 • VCC 0.4 • VCC V VCC = 5V l 0.7 • VCC 0.8 • VCC 0.9 • VCC V VCC = VCC2 = 5V, VACC = 5V, 0V l ±23 ±40 µA VACC(H,TH) IACC(IN,HL) 4315f 3 LTC4315 電気的特性 l は全動作温度範囲の規格値を意味する。それ以外は TA = 25 Cでの値。注記がない限り、VCC = VCC2 = 3.3V。 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS IACC(IN, Z) VCC = VCC2 = 5V l VREADY(OL) Allowable Leakage Current in the Open State READY Output Low Voltage MIN IREADY = 3mA, VCC = 5V l IREADY(OH) READY Off Leakage Current VCC = VREADY = 5V l TYP MAX ±5 UNITS µA 0.4 V 0.1 ±5 µA 45 55 ms 0.4 V ±5 µA スタック L のタイムアウト回路 tTIMEOUT Bus Stuck Low Timer SDAOUT or SCLOUT < 0.3 • VMIN (Note 5) l VFAULT(OL) FAULT Output Low voltage IFAULT = 3mA l IFAULT(OH) FAULT Off Leakage Current VCC = VFAULT = 5V l 35 0.1 2 I Cインタフェースのタイミング fSCL(MAX) I2C Frequency Max tPDHL SCL, SDA Fall Delay tf SCL, SDA Fall Times tIDLE Bus Idle Time l VCC = VCC2 = VDD(BUS) = 5V, CBUS = 100pF, RBUS = 10kΩ (Note 7) VCC = VCC2 = VDD(BUS) = 5V, CBUS = 100pF, RBUS = 10kΩ (Note 7) 400 kHz 130 20 l 55 95 250 ns 300 ns 175 µs Note 1： 絶対最大定格に記載された値を超えるストレスはデバイスに永続的損傷を与える可 能性がある。また、長期にわたって絶対最大定格条件に曝すと、デバイスの信頼性と寿命に 悪影響を与える可能性がある。 Note 5：VCC2 > 2.25Vでは、VMIN はVCC とVCC2 のいずれか低い方の電圧、それ以外はVMIN = VCC。 Note 2： 注記がない限り、ピンに流れ込む電流は全て正であり、全ての電圧はGNDを基準に している。 Note 7：設計によって保証されており、製造時にはテストされない。 Note 3：LTC4315は2.25V～5.5Vの範囲でバス電圧をレベル変換することができる。 特別なケー スでは、最小 1.4Vまでのレベル変換も可能。詳細については 「アプリケーション情報」 のセク ションを参照。 Note 4：テストはSDA バッファとSCL バッファをアクティブにして行われる。 Note 6：VIL は以下の組み合わせの （VCC、VCC2） に対してテストされている： （2.9V、5.5V）、 （5.5V、 2.25V）、 （3.3V、3.3V）、 （5V、0V） Note 8： VSDA,SCL = VRTA(TH) ＋1Vの特別なDCモードで測定される。ACC が“L”のときの立ち上 バスの負荷条件とバスのスルーレートに依存する。 がりエッジ時のトランジェント電流IRTA は、 LTC4315の内部スルーレート制御回路は、トランジェント電流 IRTA を制御することによってバ スの最大立ち上がり速度を75V/µsに制限する。 4315f 4 LTC4315 標準的性能特性 注記がない限り、TA = 25 C、VCC = VCC2 = 3.3V。 イネーブル時の ICC 電流と 電源電圧 9.0 ディスエーブル時の ICC 電流と 電源電圧 4.0 VSDAIN,SCLIN = 0V VENABLE = 5.5V 8.5 イネーブル時の ICC2 電流と 電源電圧 0.4 VSDAIN,SCLIN = 0V VENABLE = 0V VSDAIN,SCLIN = 0V VENABLE = 5.5V 3.5 7.5 ICC2 (mA) 0.3 ICC (mA) ICC (mA) 8.0 3.0 7.0 0.2 2.5 6.5 6.0 2 3 2.5 4 3.5 4.5 5 5.5 VCC (V) 2.0 6 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 VCC (V) 4315 G01 0.1 6 12 16 8 VSDA,SCL = 0.4V 7 6 DRIVEN VSDA,SCL = 50mV 14 ≥200mV 100 5 5.5 6 4315 G03 100mV 150 IRTA (mA) 9 VOS (mV) IOL (mA) 200 4 4.5 VCC (V) VCC = VCC2 = VDD,BUS VSDA,SCL = 0.6 • VDD,BUS CBUS = 400pF, RBUS = 10kΩ ACC = 0V 11 VSDA,SCL = 0.6V 3.5 3 IRTA と温度 250 10 2.5 4315 G02 異なるドライブ電圧レベルでの VOS とIBUS バッファの DC IOL と温度 2 50 12 5V 10 3.3V 8 5 4 –50 –25 0 50 25 TEMPERATURE (°C) 75 0 100 0 1 4315 G04 ∼ 30%） とバス容量 t（70% F 100 3 2 IBUS (mA) 4 6 –50 5 200 75 VCC = VCC2 = VDD,BUS ACC = 0V 5V 5V 175 75 50 3.3V tRISE (ns) tPDHL (ns) tF (ns) 100 バスの立ち上がり時間 （40% から70%） とCBUS 5V 150 3.3V 3.3V 50 25 0 75 4315 G06 100 VCC = VCC2 = VDD,BUS RBUS = 10kΩ 0 50 25 TEMPERATURE (°C) 4315 G05 tPDHL （50% ∼ 50%） とバス容量 VCC = VCC2 = VDD,BUS RBUS = 10kΩ –25 125 0 200 600 400 CBUS (pF) 800 1000 4315 G07 100 0 200 600 400 CBUS (pF) 800 1000 4315 G08 25 0 200 400 CBUS (pF) 600 800 4315 G09 4315f 5 LTC4315 ピン機能 ACC（ピン5） ：アクセラレータの強度のスリーステート選択ピ ン。このピンは、入力側と出力側両方の立ち上がり時間アク セラレータの電流強度を制御します。立ち上がり時間アクセ ラレータ （RTA） は、ACCが H のときにディスエーブルされ、 ACCが開放のときに電流源モードになり、ACC が L のとき にスルーレートが制限されたスイッチ・モードになります。 「ア プリケーション情報」 のセクションの表 1を参照してください。 VCC2 を接地すると、ACCの設定に関係なく出力側のRTA が ディスエーブルされます。 DISCEN（ピン2） ：スタックしたバスの切断イネーブル入力。こ のピンが H のときは、45msのタイムアウト期間経過後にス タックしたバスが自動的に切断され、FAULT が L に引き下 げられます。次いで、最大 16 個のクロック・パルスが SCLOUT に入力されます。DISCEN が L のときはスタックしたバスの 切断もクロック入力も行われませんが、FAULTは L に引き 下げられます。使用しない場合にはGNDに接続します。 ENABLE（ピン1） ： 接続イネーブル入力。ENABLEピンを L にドライブすると、SDAINとSCLIN が SDAOUTとSCLOUTか ら遮断され、READY が L にアサートされ、立ち上がり時間 アクセラレータがディスエーブルされ、バス・スタック L のフォ ルト状態のときにクロックの自動生成とストップ・ビットの生成 が禁止されます。ENABLEピンを H にドライブすると、両方 のバスでストップ・ビットまたはバスのアイドル状態が検出され た後で、SDAIN が SDAOUTに、SCLIN が SCLOUTに接続さ れます。DISCEN が H に接続されていると、フォルト状態のと きにENABLEを H にドライブしても、クロックの自動生成が イネーブルされます。フォルト状態の間、ENABLEピンの立ち 上がりエッジにより、SDAINとSDAOUTの間およびSCLINと SCLOUTの間が強制的に接続されます。スタガ・ピンを使った Hot Swap ™アプリケーションでLTC4315を使用する場合、適 正に動作させるためにENABLEとGNDの間に10k 抵抗を接 続します。使用しない場合にはVCC に接続します。 背面パッド （DE12 パッケージのみ） ： 背面パッドは開放のま まにするか、デバイスのGNDに接続することができます。 FAULT（ピン8） ： スタックしたバスのフォルト出力。このオープ ンドレインNチャネルMOSFET出力は、45msの間にSCLOUT とSDAOUT が同時に H にならなければ L になります。通常 動作時にはFAULTは H になります。このピンからバスのプル アップ電源にプルアップ抵抗（標準 10k） を接続します。使用し ない場合には開放のままにするか、またはGNDに接続します。 GND（ピン6） ：デバイスのグランド。 READY（ピン7） ： 接続レディのステータス出力。このオープン ドレインNチャネルMOSFET出力は、入力側と出力側が切断 されると L になります。ENABLE が H のとき、READY が H になって入力と出力の間が接続されます。このピンからバ スのプルアップ電源にプルアップ抵抗（標準 10k） を接続しま す。使用しない場合には開放のままにするか、またはGNDに 接続します。 SCLIN（ピン4） ：シリアル・バス1のクロック入力/出力。このピ ンは上り方向バスのSCLラインに接続します。このピンとバス 電源の間には、外付けのプルアップ抵抗または電流源を接続 します。立ち上がり時間アクセラレータがイネーブルされてい る場合、バス電源はVCC 以上の電圧にする必要があります。 このピンは開放のままにしないでください。 SCLOUT （ピン3） ：シリアル・バス2のクロック入力/出力。この ピンは、スタック L からの復旧が必要なSCL バスのセグメン トに接続します。このピンとバス電源の間には、外付けのプル アップ抵抗または電流源を接続します。立ち上がり時間アク セラレータがイネーブルされている場合、バス電源はVCC2 以 上の電圧にする必要があります。このピンは開放のままにしな いでください。 SDAIN（ピン9） ： シリアル・バス1のデータ入力/出力。このピ ンは上り方向バスのSDAラインに接続します。このピンとバス 電源の間には、外付けのプルアップ抵抗または電流源を接続 します。立ち上がり時間アクセラレータがイネーブルされてい る場合、バス電源はVCC 以上の電圧にする必要があります。 このピンは開放のままにしないでください。 SDAOUT（ピン10） ：シリアル・バス2のデータ入力/出力。この ピンは、スタック L からの復旧が必要なSDA バスのセグメン トに接続します。このピンとバス電源の間には、外付けのプル アップ抵抗または電流源を接続します。立ち上がり時間アク セラレータがイネーブルされている場合、バス電源はVCC2 以 上の電圧にする必要があります。このピンは開放のままにしな いでください。 VCC（ピン12） ： 電源電圧。このピンには2.9V ∼ 5.5Vの電源 を接続します。少なくとも0.01µFでGNDにバイパスします。 VCC2（ピン11） ：SDAOUTおよびSCLOUTの立ち上がり時間ア クセラレータの電源電圧。VCC2に電力供給するときは、2.25V∼ 5.5Vの範囲の電源電圧を使用し、少なくとも0.01µFでGND にバイパスします。出力側の立ち上がり時間アクセラレータは、 VCC2 が 2.25V 以上でACCが L または開放のときにアクティブ になります。VCC2 を接地すると、ACCの状態に関係なく出力側 の立ち上がり時間アクセラレータがディスエーブルされます。 4315f 6 LTC4315 ブロック図 200k VCC 200k IRTA 200k PRECHARGE VCC2 200k PRECHARGE CONNECT IRTA PRECHARGE CONNECT SCLIN SCLOUT VCC SLEW RATE DETECTOR 0.2V/µs IRTA VCC2 SLEW RATE DETECTOR 0.2V/µs IRTA CONNECT SDAIN SDAOUT SLEW RATE DETECTOR 0.2V/µs SLEW RATE DETECTOR 0.2V/µs RTA_SCLOUT_EN RTA_SCLIN_EN RTA_SDAIN_EN I2C Hot Swap LOGIC I2C Hot SwapTM LOGIC LOGIC + – VIL = 0.33 • VMIN + – 45ms TIMER + + – VIL = 0.33 • VMIN – DISCEN VIL = 0.33 • VMIN RTA_SDAOUT_EN ACC READY VCC2 UVLO VCC + 2.7V/2.5V ENABLE VIL = 0.33 • VMIN 95µs TIMER CONNECT PRECHARGE CONNECT – FAULT + 1.4V/1.3V – GND 4315 BD 4315f 7 LTC4315 動作 LTC4315の主な機能ブロックを 「ブロック図」に示します。 2 LTC4315は、I C 信号用の容量バッファリング機能を備えた 高ノイズ・マージンのバス・バッファです。容量バッファリング は、クロック・チャネルとデータ・チャネルに双方向バッファを 使用することによって実現されます。これにより、SDAINの容 量とSCLINの容量がそれぞれ SDAOUTの容量とSCLOUT の容量から遮断されます。全てのSDAピンとSCLピンは双方 向です。LTC4315はノイズ・マージンが大きいので、高いVOL をドライブするI2C 非準拠のデバイスと共に使用できます。ま た、複数のLTC4315を直列に接続できるので、ノイズの多い 大型システムでのI2C 通信の信頼性を高めます。立ち上がり 時間アクセラレータ （RTA） がイネーブルされていると、立ち上 がりエッジ時にRTAのプルアップ電流（IRTA） がオンして、バス の立ち上がり時間を短縮します。標準的なアプリケーション では、入力バスが VCC にプルアップされて出力バスが VCC2 に プルアップされますが、これらは要件ではありません。VCC は LTC4315の主電源です。VCCとVCC2 は、それぞれ入力側と出 力側の立ち上がり時間アクセラレータの電源として機能しま す。VCC2 を接地すると、出力側のRTA がディスエーブルされ ます。 LTC4315はVCC ピンに最初に電源が供給されると、VCC が 2.7Vを超えるまで低電圧ロックアウト・モード （UVLO） になり ます。バッファとRTAはディスエーブルされ、LTC4315はクロッ ク・ピンとデータ・ピンのロジック状態を無視します。この間、 プリチャージ回路が 200k 抵抗を介してSDAピンとSCLピン を1Vの公称電圧に強制します。 LTC4315 が UVLO 状態から回復し、ENABLEピンが H に アサートされていると、クロック・ピンとデータ・ピンでストッ プ・ビットまたはバスのアイドル状態をモニタします。入力側 と出力側で両方の状態の組み合わせが同時に検出される と、LTC4315は、SDAINとSDAOUTの 間 お よ び SCLINと SCLOUTの間の接続をそれぞれアクティブにし、READYを H にアサートしてプリチャージ回路を非アクティブにします。 ACCが L または開放状態になると、 RTAもこの時点でイネー ブルされます。VCC2 が 1.8Vのしきい値を超えて H から L 、 またはその逆方向に遷移すると、LTC4315はバッファとRTA をディスエーブルし、遷移後の95µsの間クロック・ピンとデー タ・ピンを無視します。バッファとRTAを復旧するには、両側に ストップ・ビットまたはアイドル状態が必要です。プリチャージ 回路はVCC2 によって影響されません。 SDA/SCLピンが VIL より低いレベルにドライブされると、バッ ファがオンしてロジック L レベルが LTC4315を介して反対 側に伝達されます。入力側と出力側のすべてのデバイスが H になると H になります。バス電圧が VIL レベルを上回ると バッファはオフします。RTAはこれよりわずかに高い電圧でオ ンします。RTAは、SDAおよび SCLの入力と出力がそれぞれ 0.9 • VCCと0.9 • VCC2 の電圧まで立ち上がる時間を短縮しま すが、これは、それぞれのバス自体が内部スルーレート検出 器によって決まる0.4V/µsの最小速度で立ち上がることが条 件となります。ACCはスリーステート入力で、RTAのプルアッ プ電流強度 IRTA を制御します。 クロック・バスとデータ・バスの両方が少なくとも45msに1 回 同時に H にならないと、LTC4315はバスが L にスタック した （フォルト）状態であることを検出します。バスがスタック すると、LTC4315はFAULTフラグをアサートします。また、 DISCEN が H に接続されていると、LTC4315は、入力側と出 力側を切断し、少なくとも40µsの待機後、SCLOUTピン上で 最大 16 個の5.5kHzクロック・パルスとストップ・ビットを生成 してスタックしたバスを解放しようとします。この期間にスタッ クしたバスが H になると、クロックの生成が停止してFAULT フラグがクリアされます。 DISCEN が L に接続されていると、バスがスタックしても FAULTフラグがアサートされるだけです。入力側と出力側の切 断やクロックの生成は行われません。スタックしたバスが復旧 してFAULTフラグがクリアされたら、ストップ・ビットまたはバ スのアイドル状態が検出された後、入力と出力の間の接続が 再度確立されます。フォルト状態が生じた後でENABLEピン をトグルすると、入力と出力の間が強制的に接続されます。ス タック L 状態でパワーアップすると、入力側と出力側が切断 されたままになります。タイムアウト期間が経過すると、スタック L のフォルト状態が検出されて前述の動作になります。 4315f 8 LTC4315 アプリケーション情報 LTC4315は、容 量バッファリング、データとクロックのHot Swap、およびクロック・ピンとデータ・ピンのI2C 信号のレベル 変換機能を備えています。LTC4315はノイズ・マージンが大き いので、高いVOL をドライブするI2Cデバイスと組み合わせて 使用することが可能です。また、複数のLTC4315を直列接続 することができ、I2C 通信の信頼性を改善します。LTC4315は、 バックプレーンの容量とカードの容量を遮断し、1.5V、1.8V、 2.5V、3.3V、および 5V バスのレベル変換時に、スルーレート が制限された立ち上がり時間の短縮を行い、立ち下がりエッ ジのスルーレートを制御します。これらの機能について以下に 説明します。 立ち上がり時間アクセラレータ （RTA） のプルアップ電流強度 入力-出力間の接続が確立されると、ACCピンの状態とVCC2 電源電圧に基づいて、SDA バスとSCL バスの入力側と出力 側両方のRTA が作動します。少なくとも0.4V/µsの正方向の バス遷移の間は、RTA がプルアップ電流を供給して立ち上が り時間を短縮します。RTAをイネーブルすることにより、ユー ザーは、より大きなバス・プルアップ抵抗を選択して消費電力 の低減とロジック L のノイズ・マージンの改善を行い、I2C 規 格の範囲外のバス容量で設計を行い、より高いクロック周波 数で動作させることができます。IRTA を設定するACCピンの 機能を表 1に示します。ストロング・モード （ACC が L ） では、 加速のスルーレートが 75V/µsの最大バス立ち上がり速度に 制限されます。したがって、ストロング・モードの電流はバス 容量に正比例します。LTC4315はストロング・モード時に最大 40mAの電流をソースできます。ACCを開放のままにすると、 2.5mAのプルアップによって立ち上がり時間が短縮されます。 表 1：ACC によるRTA 電流 IRTA の制御 ACC “L” “Hi-Z” “H” IRTA ストロング 2.5mA なし ACCピンはVCCとグランドの間に抵抗分割器を備えており、 開放状態のときに0.5 • VCC の電圧に設定されます。 ACCピンがストロング・モードと2.5mAの電流源モードに 設定されている場合の、負荷が大きいSDAIN バスおよび SDAOUT バスの立ち上がり波形を、それぞれ図 1と図 2に示 します。どちらの図も、立ち上がりエッジの間、入力側と出力 側両方のバス電圧が 0.33 • VMINより高くなるまで、バッファ がアクティブで入力側と出力側が接続されています。ここで、 VMIN はVCC 電圧とVCC2 電圧の低い方です。各バス電圧が 0.41 • VMIN を上回ると、そのバスのRTA がオンします。加速 の強度による影響が、バスの負荷が等しい図 1と図 2のSDA 波形に示されています。図 1と図 2に示すバス状態に対して、 RTAはストロング・モードと電流源モードでそれぞれ 10mAと 2.5mAのプルアップ電流 IRTA を供給します。バスの負荷が等 しい場合、IRTA が大きいために図 1の方が図 2よりも速くバス が立ち上がります。 SDAOUT 2V/DIV SDAIN 1µs/DIV VCC = VCC2 = 5V RBUS = 20k CIN = COUT = 200pF ACC = 0V 4315 F01 図 1.ストロング・アクセラレータ・モードのバスの 立ち上がりエッジ。VCC = VCC2 = 5V SDAOUT 2V/DIV SDAIN 1µs/DIV VCC = VCC2 = 5V RBUS = 20k CIN = COUT = 200pF ACC = OPEN 4315 F02 図 2. 電流源アクセラレータ・モードのバスの 立ち上がりエッジ。VCC = VCC2 = 5V 4315f 9 LTC4315 アプリケーション情報 VCC2 を L に接続すると、出力側のRTAはACCピンの状態 に関係なくディスエーブルされます。ACCピンとVCC2 電圧を 組み合わせることにより、入力側と出力側のRTAを個別に制 御することができます。また、RTAは、パワーアップ時、 「動作」 のセクションで説明したVCC2 の遷移時、およびバスが L に スタックしている間も内部でディスエーブルされます。 RTA が作動すると、SDAピンおよび SCLピンの入力側と出力 側のバスを、それぞれ 0.9 • VCCと0.9 • VCC2 までプルアップ します。独立した電源電圧 VCC および VCC2 は、RTAのターン オフ電圧を入力側と出力側で個別に設定可能にすることによ り、入力側と出力側両方の加速範囲を最大化できます。RTA によるバスのオーバードライブを防ぐため、LTC4315の入力側 と出力側のバス電源は、それぞれ 0.9 • VCCと0.9 • VCC2 以上 にする必要があります。入力バス電圧が VCCより高い場合の 例を図 3に示します。立ち上がりエッジの間、入力バスの立ち 上がり速度はRTAによって最大 2.97Vの電圧まで加速され、 その後、バスの立ち上がり速度はバス電流とバス容量によっ て決まる値まで低下します。RTAのターンオフ電圧はバス電 源よりも低いので、バスがオーバードライブされることはありま せん。これは、図 4に示すように、VCC を入力バス電源に接続 し、VCC2 を出力バス電源に接続することによっても実現でき ます。 この場合、入力バスと出力バスはそれぞれ2.97Vと2.25V まで加速されます。 5V R1 10k 2.5V 3.3V C1 0.01µF R1 10k R2 10k VCC2 VCC R3 10k R4 10k R5 10k R6 10k C2 0.01µF DISCEN ENABLE LTC4315 READY READY SCL1 SCLIN SCLOUT SCL2 SDA1 SDAIN SDAOUT SDA2 ACC FAULT FAULT GND 4315 F04 図 4.LTC4315 の VCC ピンとVCC2 ピンがバスのプルアップ 電源電圧に接続されたレベルシフト・アプリケーション プルアップ抵抗値の選択 立ち上がりエッジ時にRTAを確実に作動させるためには、バ スが少なくとも0.4V/µsの立ち上がりスルーレートでそのまま 立ち上がる必要があります。これを実現するには、次式を使っ て最大 RBUS を選択します。 R BUS ≤ ( VDD,BUS(MIN) – VRTA(TH) ) 0.4 V • CBUS µs (1) 3.3V R2 10k VCC2 VCC R3 10k R4 10k R5 10k R6 10k C1 0.01µF DISCEN ENABLE LTC4315 READY READY SCL1 SCLIN SCLOUT SCL2 SDA1 SDAIN SDAOUT SDA2 ACC FAULT RBUS はバスのプルアップ抵抗、VDD,BUS(MIN) はバスの最小 プルアップ電源電圧、VRTA(TH) はRTA がオンする最大電圧、 CBUS は等価バス容量です。以下のようになるようにRBUS を 十分大きくすることも必要です。 RBUS ≥ ( VDD,BUS(MAX) – 0.4V ) 4mA (2) FAULT GND 4315 F03 この条件によって最大バス電流が 4mA 以下になります。 図 3.SDAIN および SCLIN バスのプルアップ電源電圧が LTC4315 の電源電圧より高いレベルシフト・アプリケーション 4315f 10 LTC4315 アプリケーション情報 入力 - 出力間のオフセット電圧 スタックしたバスの切断および復旧 SDAピンとSCLピンに印加されたロジック L 電圧を伝播す るときに、LTC4315は入力と出力の間に正のオフセット電圧 を生じます。LTC4315のデータ・ピンまたはクロック・ピンのど ちらかが 200mV 以上のロジック L 電圧にドライブされると、 LTC4315はもう一方の側の電圧をわずかに高い電圧に制御 します。これを、例としてSDAを使用した式 3に示します。 出力バスが L 状態にスタックしている間（少なくとも45msの 間 SCLOUTまたはSDAOUT が L にスタックしている間）に DISCEN が H に接続されると、LTC4315は、まず入力と出力 の間の接続を遮断することによってバスのスタック状態を解 除しようとします。次いで、LTC4315はFAULTを L にアサー トしてから40µs 後に、SCLOUTピンに最大 16 個の5.5KHzク ロック・パルスを生成します。この期間にスタックしたバスが H になると、クロックの生成が停止し、ストップ・ビットが生 成されてFAULTフラグがクリアされます。SDAOUTが L にス タックしてから復旧した場合のこのプロセスを図 5に示します。 図から分かるように、LTC4315は、SDAでスタック L 状態が 検出されると、FAULTとREADYを L に引き下げて入力側と 出力側の間の接続を遮断します。次いで、SCLOUTにクロッ ク・パルスが生成されて、SDAOUT バスのスタック状態を解 除しようとします。SDAOUT が復旧すると、クロック・パルスの 生成が停止し、出力にストップ・ビットが生成されてFAULTと READY が H になります。DISCEN が L のときにバスがス タックした場合は、FAULTフラグが L にドライブされますが、 入力側と出力側は接続されたままで、クロックもストップ・ビッ トも生成されません。スタック L 状態でパワーアップすると、 ストップ・ビットもバスのアイドル状態も検出されることはない ので、入力と出力が接続されることはありません。45msのタイ ムアウト期間の後は、FAULTフラグが L にアサートされて前 述の動作と同様の動作をします。 VSDAOUT = VSDAIN + 50mV +15Ω • VDD,BUS RBUS (3) 式 3において、VDD,BUS は出 力バスの 電 源 電 圧、RBUS は SDAOUT バスのプルアップ抵抗です。 200mV 未満のロジック L 電圧にドライブされる場合、オープ ンコレクタ出力のトランジスタの飽和電圧によりオフセットが 大きくなるので、式 3は適用されません。ただし、入力ロジック L が 220mV 未満の場合、4mAまでのバス・プルアップ電流 に対して、出力が 400mVのVOLより低いことが保証されてい ます。ロジック L のドライブ電圧とバス・プルアップ電流に対 するオフセットの変化については、 「標準的性能特性」 のセク ションを参照してください。 立ち下がりエッジの特性 LTC4315は、バッファの応答時間および電流シンク能力に限 界があるので、立ち下がりエッジに伝播遅延が生じます。さら に、LTC4315は、立ち下がりエッジのスルーレートを45V/µs のエッジ・レートに制限します。立ち下がりエッジのスルーレー トが制限されていると、バスの高速遷移が行われなくなり、シ ステムの伝送ラインへの影響が最小限に抑えられます。バス 容量に対する伝播遅延と立ち下がり時間については 「標準的 性能特性」 のセクションを参照してください。 READY 5V/DIV FAULT 5V/DIV 自動クロッキング SCLOUT 5V/DIV SDAIN 5V/DIV SDAOUT 5V/DIV H に復旧 タイムアウト時 に切断 スタック L > 45ms ストップ・ ビット生成 1ms/DIV Lに ドライブ 4315 F05 図 5.SDAOUT が L にスタックしたときと復旧したとき のバスの波形 4315f 11 LTC4315 アプリケーション情報 活線挿入、容量バッファリング、およびレベル変換の アプリケーション LTC4315のHot Swap、容量バッファリング、レベル変換の機 能を利用したLTC4315のアプリケーションを図 6に示します。 LTC4315 バッファを使わずに、I/Oカードがバックプレーンに 直接挿入されると、バックプレーンとカードの全ての容量が 直接加算され、立ち上がり時間の要件を満たすのが困難にな ります。LTC4315を各カードの端に配置すれば、カードの容 量をバックプレーンから遮断します。与えられたI/Oカードに 対して、LTC4315はカード上のあらゆる容量をドライブするの で、バックプレーン上のデバイスはLTC4315の10pF 未満の小 さな容量をドライブするだけで済みます。 バックプレーン・ カード・ コネクタ コネクタ I/O ペリフェラル・カード 1 5V C1 0.01µF 3.3V VCC R1 10k R2 10k R3 10k R4 10k VCC2 R5 10k DISCEN C2 0.01µF R6 10k ACC LTC4315 READY READY FAULT FAULT SCLOUT CARD 1_SCL SCL SCLIN SDAOUT CARD 1_SDA SDA SDAIN ENABLE ENABLE 1 R7 10k GND ••• I/O ペリフェラル・カード N ••• C3 0.01µF VCC VCC2 DISCEN C4 0.01µF R8 10k R9 10k ACC LTC4315 READY FAULT SCLOUT CARD N_SCL SCLIN SDAOUT CARD N_SDA SDAIN ENABLE ENABLE N R10 10k GND 4315 F06 図 6.スタガ・コネクタを使ったI2C Hot Swapアプリケーションで使用されるLTC4315 4315f 12 LTC4315 アプリケーション情報 図 6では、LTC4315をバックプレーンに接続するのにスタガ・ コネクタが使用されています。VCC ピンとGNDピンを最も長く することにより、確実にLTC4315に電源が供給され、中間の 長さのSDAピンとSCLピンはバックプレーン・バスに接続さ れる前に1Vのプリチャージ電圧に強制されます。1Vのプリ チャージ電圧は200k 抵抗を介してSDAピンとSCLピンに印 加されます。カードは、 （SDA バスとSCL バスが 0V ∼ VCC の 任意の電圧になる可能性がある）電源の入っているバックプ レーンに挿入されるので、LTC4315のSDAピンとSCLピンを 1Vにプリチャージしておくと、カードが挿入されるときにバッ クプレーン・バスへの妨害が最小限に抑えられます。LTC4315 の小さい入力容量（10pF 未満） も、カードが挿入されるときに バスの障害を最小限に抑えるのに貢献します。ENABLEを最 も短いピンにするとともに抵抗によってグランドに引き下げる スタガ手法により、LTC4315 がイネーブル可能になる前に、活 線挿入に伴うトランジェントが安定するための時間を追加す ることができます。ENABLE からGNDに10k 以下のプルダウ ン抵抗を接続することを推奨します。 全てのピンが同じ長さのコネクタを使用すると、プリチャージ 回路の利点が得られません。また、LTC4315 へのENABLE 信 号は、電源の入っているシステムへのカードの挿入に伴う全て のトランジェントがなくなるまで L に保つ必要があります。 C1 0.01µF R1 10k R2 10k VCC2 VCC R3 10k R4 10k R5 10k R6 10k DISCEN ENABLE LTC4315 READY READY SCL1 SCLIN SCLOUT SCL2 SDA1 SDAIN SDAOUT SDA2 FAULT FAULT GND 一定の条件が満たされれば、LTC4315は2.25V 未満のバス 電圧へのレベル変換に使用することができます。このレベル 変換を行うには、低電圧バスのオーバードライブを防ぐため に低電圧側のRTAをディスエーブルする必要があります。バッ ファのターンオン電圧とターンオフ電圧は0.36 • VMINなので、 最小バス電源電圧は次式によって求められます。 0.36 • VMIN 0.7 1.8V 3.3V ACC 2.25V 未満の電圧へのレベル変換 VDD,BUS(MIN) ≥ これは、VIH = 0.7 • VDD,BUS の要件を満たし、ロジック H の ノイズ・マージンに影響を与えないための値です。最小 1.4V までの電圧レベル変換が可能ですが、ロジック H のノイズ・ マージンが小さくなります。3.3V から1.8V への電圧レベル変 換の例を図 7に示します。この例では、3.3Vの入力電圧バス が 1.8Vの出力電圧バスに変換されています。VCC を3.3Vに 接続すると式 4を満たします。VCC2 を接地すると、出力のRTA がディスエーブルされます。これらの状況下では、VMIN はデ フォルトでVCC になり、バッファのターンオフ電圧は1.089Vに なります。入力RTAをディスエーブルするためにACCを H に 接続し、VCCとVCC2 を3.3V バス電源に接続すると、出力側 の3.3V バス電源から入力側の1.8V バス電源へ同様の電圧 変換を行うことができます。 4315 F07 図 7.LTC4315を使った3.3V から1.8V への電圧レベル変換 (4) 4315f 13 LTC4315 アプリケーション情報 通信システム LTC4315は、ATCAなどの通信システムに最適ないくつかの 機能を備えています。図 8と図 9に示すように、フィールド交換 可能ユニット （FRU） とシェルフ・マネージャの端にバッファが 使用されており、これらのカード上のデバイスを大きなバック プレーン容量から保護します。LTC4315の入力容量は、バス 接続されたATCAアプリケーションで使用されるバッファに 対する10pFの最大規格より小さい値です。LTC4315 バッファ は1nFより大きい容量をドライブすることができます。この容 量はバス接続されたATCAアプリケーションの690pFの最大 バックプレーン容量より大きい値です。LTC4315のプリチャー ジ機能、低入力容量、および非給電時のLTC4315のSDAピ ンとSCLピンが高インピーダンスなことにより、カードが活線 挿抜されるときのバスへの妨害が最小限に抑えられます。図 8 シェルフ・マネージャ #1 では、シェルフ・マネージャのLTC4315のRTA が 2.5mAのプ ルアップ電流を供給することにより、負荷が 690pFの最大規 格をはるかに超える重負荷のバックプレーンに対して、1µsの 立ち上がり時間の要件を満たすことができます。LTC4315バッ ファの0.33 • VMIN のターンオフ電圧により、これらのシステム にロジック L の大きなノイズ・マージンが与えられます。 図 8に示すバス接続されたATCAアプリケーションでは、シェ ルフ・マネージャ#1、シェルフ・マネージャ#2、および FRUに 搭載されたLTC4315 が大きなバックプレーン容量をドライ ブし、シェルフ・マネージャのマイクロコントローラとFRUの I2Cスレーブ・デバイスが LTC4315の小さな入力容量をドラ イブします。どの時点でも、1つだけのシェルフ・マネージャの LTC4315 がイネーブルされます。LTC4315の活線挿入ロジッ クにより、電源の入っているバックプレーンに対するFRUの挿 バックプレーン FRU #1 3.3V 3.3V R1 10k VCC SCLIN µP VCC2 R2 2.7k VCC IPMB-A SCL SCLIN SCLOUT 3.3V LTC4315 R3 10k R4 10k SCLOUT ACC ENABLE ACC VCC2 LTC4315 I2C DEVICE 3.3V IPMB-B IPMB-B の詳細（図示されていない）は IPMB-A と同一 VCC VCC2 LTC4315 SCLIN 3.3V SCLOUT ACC ••• FRU #N 3.3V VCC VCC2 LTC4315 SCLIN IPMB-A 3.3V SCLOUT I2C DEVICE 3.3V IPMB-B R6 10k ACC シェルフ・マネージャ #2 シェルフ・マネージャ #1 と同一 VCC IPMB-B SCL R5 10k VCC2 LTC4315 SCLIN 3.3V SCLOUT ACC 4315 F08 図 8. バス接続されたATCAアプリケーションに使用されるLTC4315。簡単にするため、クロック経路のみ示している。 4315f 14 LTC4315 アプリケーション情報 入 /引き抜きが可能になります。前述した機能により、ノイズ耐 性が得られ、広範なバックプレーンの負荷条件に対するタイミ ング仕様を満たすことができます。 図 9に示す6 4の放射状構成では、シェルフ・マネージャの LTC4314とFRUのLTC4315 が大きなバックプレーン容量をド ライブし、FRUのI2Cスレーブ・デバイスだけが LTC4315の小 さな入力容量をドライブします。どの時点でも、1つだけのシェ ルフ・マネージャのLTC4314 がイネーブルされます。図 8の LTC4315によって得られる利点は図 9でも同様に得られます。 µP VCC VCC2 LTC4314#1 R2 10k SCLIN SCLOUT1 ENABLE1 SCLOUT2 ENABLE2A ENABLE2 SCLOUT3 ENABLE3A ENABLE3 SCLOUT4 ENABLE4A ENABLE4 VCC IPMB-A SCL1 VCC2 SCLIN SCLOUT ACC I2C DEVICE VCC ••• SCLIN 3.3V SCLOUT ACC ••• ••• R5 10k VCC2 LTC4315 FRU #24 3.3V SCLIN ENABLE21A ENABLE1 SCLOUT1 ENABLE22A ENABLE2 SCLOUT2 ENABLE23A ENABLE3 SCLOUT3 ENABLE24A ENABLE4 SCLOUT4 3.3V R4 10k 3.3V IPMB-B SCL1 VCC VCC2 LTC4314#6 R3 10k LTC4315 3.3V ACC 3.3V FRU #1 3.3V ENABLE1A 3.3V 複数のLTC4315をカスケード接続するか、またはLTC4315を 他のLTC バッファとカスケード接続することができます。バス・ バッファを搭載した複数のI/Oカードが共通のバックプレーン・ バスに接続されている大きなI2Cシステムでは、多くの場合、カ スケード接続が使用されています。このようなカスケード接続を 使用する場合、2つの問題を検討する必要があります。すなわ ち、バッファのロジック L のオフセット電圧が加わる点と、RTA バッファの相互干渉がノイズ・マージンに影響を与える点です。 バックプレーン 3.3V シェルフ・マネージャ #1 R1 10k 他の LTC バッファおよび I2C 非準拠デバイスとの カスケード接続と互換性 VCC IPMB-A SCL24 SCLIN SCL1 ACC IPMB-B 3.3V R6 10k R7 10k SCLOUT ACC ••• IPMB-B の詳細（図示されていない）は IPMB-A と同一 VCC2 LTC4315 I2C DEVICE 3.3V SCL24 VCC IPMB-B SCL24 IPMB-A(X24) シェルフ・マネージャ #2 シェルフ・マネージャ #1 と同一 SCL1 SCLIN 3.3V SCLOUT ACC ••• IPMB-B(X24) VCC2 LTC4315 4315 F09 SCL24 図 9. 6 4 配列の放射状に接続された通信システムに使用されるLTC4315。簡単にするため、 クロック経路のみ示している。データ経路も同様。 4315f 15 LTC4315 アプリケーション情報 まず、カスケード接続構成で2 個以上のバッファが接続されて いる場合に、カスケード接続両端のオフセット （式 3および対 応するバッファのデータシートを参照） の合計にワーストケー スのロジック L のドライブ電圧を加えた値がバッファの最小 ターンオフ電圧を超えると、信号はカスケード接続を通して伝 達されなくなります。このようなカスケード接続で正しく動作さ せるには、ロジック L の最大ドライブ電圧をそれに応じて設 定する必要があります。 LTC4300A バッファおよび LTC4307 バッファと共有するバス 上で動作するLTC4315を図 10に示します。対応するSCL 波 形を図11に示します。LTC4300AおよびLTC4307のRTAをディ スエーブルすることはできません。図 10のバックプレーンには 5 枚のI/Oカードが接続されています。SDAおよび SCL がバッ クプレーンに活線挿抜できるように、各 I/Oカードには外側 の端にLTC バス・バッファが搭載されています。この例では、 2 点めとして、LTC4315をRTAのターンオン電圧が LTC4315 バッファのターンオフ電圧より低いバッファとカスケード接続 することにより、ノイズ・マージンが影響を受ける点があります。 高ノイズ・マージンを達成するには、LTC4315 バッファが他の 製品のRTAと競合しない限り、LTC4315のVIL を0.3 • VMIN に設定します。ロジック L のノイズ・マージンを最大にするた めには、可能であれば他のLTC バッファのRTAをディスエー ブルし、カスケード接続アプリケーションのLTC4315のRTA を使用します。 RTAをディスエーブルできない他のLTCバッファ と組み合わせて使用できるようにするには、LTC4315はその RTA 電流を検出してそのバッファを0.3 • VMIN 未満でオフし ます。これにより、LTC4315 バッファと他のRTAの間の競合が 回避され、SDA/SCL 波形が平らになります。 SCL3 2V/DIV オン SCL2 2V/DIV バッファが オフ LTC4315 LTC4315 の RTA が SCL1 2V/DIV オン 1µs/DIV 4315 F11 図 11. 対応するSCL のスイッチング波形。グリッチは見られない。 I/O カード #1 I/O カード #2 ∼ #4 5V 3.3V C1 0.01µF LTC4300A/ LTC4307 の RTA が R1 5k SCL1 VCC LTC4315 SCLIN SCLOUT ACC R2 2.7k VCC2 GND SCL2 *CB2 690pF VCC LTC4300A SCLIN SCLOUT GND R3 2.7k SCL3 CB1 100pF I/O カード #5 * バックプレーンの寄生容量 VCC LTC4307 SCLIN SCLOUT GND R4 5k SCL4 バックプレーン 4315 F10 図 10.RTA がアクティブな他の LTC バッファとカスケード接続して動作するLTC4315。簡単にするため、クロック経路のみ示している。 4315f 16 LTC4315 アプリケーション情報 0.3 • VMIN を下回る電圧で他のRTA がオンすると、通常、ノ イズ・マージンは小さくなります。ノイズ・マージンの低下は、 LTC4315の数および LTC4315 バッファが電流をシンクする必 要がある他のRTAの数ならびにターンオン電圧と相関関係 があります。RTAのターンオン電圧が 0.3 • VMINより低いLTC 以外のバッファ・デバイスについても同じことが言えます。 1000 CBUS (pF) LTC4300A が 3 個、LTC4307および LTC4315 が 1 個ずつ使用 されています。SCL1バスはI2Cマスタによってドライブされます （マスタは図示されていない）。SCL2 電圧が 0.6Vを超えると LTC4300AのRTA が、0.8Vを超えるとLTC4307のRTA がそ れぞれオンし、SCL2に電流をソースします。LTC4315 がこれ を検出してそのバッファをオフし、SCL1とSCL2を H にしま す。LTC4315 バッファとLTC4300Aおよび LTC4307のRTAの 競合がなくなり、図 11のSCL1、SCL2、および SCL3の波形が 平らになります。SCL1 電圧が約 0.6Vの場合、LTC4315 バッ ファはオフするので、ロジック L のノイズ・マージンが小さく なります。 100 M=1 M=2 M=3 10 0 2 6 4 RBUS (kΩ) 8 10 4315 F12 図 12.3.3Vシステムで複数の LTC4300Aとともに動作する LTC4315 の R1とCB1 の推奨する最大値。 10000 a. 5Vシステムでは、20kより小さいR1と1nFより小さいCB1 を選択します。その他の制約はありません。 b. 3.3Vシステムでは、LTC4300AとLTC4307を使った動作に ついて、図 12と図 13を参照してください。これらの図では 以下のようになります。 LTC4300AまたはLTC4307の数 M= LTC4315の数 R1とCB1は、Mの規定値の曲線を下回る値を選択する必要 があります。図に示す値よりも大きいMに対しては、非理想特 性にはなりません。この場合も20kより小さいR1と1nFより小 さいCB1を推奨します。 CBUS (pF) R1とCB1を小さくしてLTC4315 バッファと他のRTAとのやり 取りの時間を短縮することにより、互換性が改善されます。単 一電源システム用に以下のガイドラインを推奨します。 1000 M=1 100 0 2 6 4 RBUS (kΩ) 8 10 4315 F13 図 13.3.3Vシステムで複数の LTC4307とともに動作する LTC4315 の R1とCB1 の推奨する最大値。 4315f 17 LTC4315 アプリケーション情報 LTC4315は、高いVOL（> 0.4V） をドライブするI2C 非準拠のデ バイスと互換性があります。マイクロコントローラが LTC4315 を介して、0.6VのVOL をドライブするI2C 非準拠のデバイスと 通信するアプリケーションを図 14に示します。LTC4315 バッ ファは、0.3 • VMIN（この場合、1.089V） のバス電圧までアクティ ブであり、0.489Vのノイズ・マージンが得られます。 3.3V C1 0.01µF R1 10k R2 10k R3 10k R4 10k VCC リピータのアプリケーション 図 15に示すように、大きな2 線システムが小さなセクションに 分割されるリピータのアプリケーションでは、複数のLTC4315 をカスケード接続することができます。LTC4315はノイズ・マー ジンが大きくオフセットが小さいので、複数のデバイスをカス ケード接続することができ、さらに、優れたシステム・レベルの ノイズ・マージンを提供します。図15に示すリピータ回路では、 SCL1/SDA1 が外部で200mVまでドライブされると、SCL2/ SDA2はLTC4315のカスケード接続によってワーストケース で約 440mVに安定化されます。バッファのターンオフ電圧が 1.089Vなので、約 650mVのロジック L の最小ノイズ・マージ ンが得られます。図 15で、RTAとバッファリングのレベル増強 を組み合わせると、遷移時間が短くなり、高い周波数での動 作が可能になります。 5V VCC2 LTC4315 DISCEN R5 10k R6 10k ENABLE FAULT µP READY SCLIN SCLOUT SDAIN SDAOUT ACC NON-COMPLIANT I2C DEVICE VOL = 0.6V GND 4315 F14 図 14.LTC4315を使ったI2C 非準拠のデバイスとの通信 3.3V C1 0.01µF R1 10k R2 10k VCC2 VCC R3 10k R4 10k VCC2 VCC R5 10k R6 10k VCC2 VCC DISCEN DISCEN DISCEN ENABLE READY ENABLE READY ENABLE READY LTC4315 LTC4315 LTC4315 R7 10k R8 10k R9 10k R10 10k READY SCL1 SCLIN SCLOUT SCLIN SCLOUT SCL2 SDA1 SDAIN SDAOUT SDAIN SDAOUT SDAIN SDAOUT SDA2 ACC ACC ACC FAULT SCLOUT FAULT GND SCLIN FAULT GND FAULT GND 4315 F15 図 15.リピータ・アプリケーションの LTC4315 4315f 18 LTC4315 パッケージ 最新のパッケージ図面については、http://www.linear-tech.co.jp/designtools/packaging/ を参照してください。 MS パッケージ 12ピン・プラスチックMSOP （Reference LTC DWG # 05-08-1668 Rev Ø） 4.039 ± 0.102 (.159 ± .004) (NOTE 3) 0.889 ± 0.127 (.035 ± .005) 5.23 (.206) MIN 0.406 ± 0.076 (.016 ± .003) REF 12 11 10 9 8 7 0.254 (.010) 3.20 – 3.45 (.126 – .136) DETAIL “A” 3.00 ± 0.102 (.118 ± .004) (NOTE 4) 4.90 ± 0.152 (.193 ± .006) 0° – 6° TYP ゲージ・プレーン 0.53 ± 0.152 (.021 ± .006) 0.65 (.0256) BSC 0.42 ± 0.038 (.0165 ± .0015) TYP DETAIL “A” 0.18 (.007) 推奨する半田パッド・レイアウト シーティング・ プレーン 0.22 – 0.38 (.009 – .015) TYP NOTE: 1. 寸法はミリメートル（インチ） / 2. 図は実寸とは異なる またはゲートのバリを含まない 3. 寸法にはモールドのバリ、突出部、 モールドのバリ、突出部、 またはゲートのバリは、各サイドで 0.152mm （0.006"） を超えないこと リード間のバリまたは突出部を含まない 4. 寸法には、 リード間のバリまたは突出部は、各サイドで 0.152mm（0.006"） を超えないこと 5. リードの平坦度（成形後のリードの底面）は最大 0.102mm（0.004"）であること 1 2 3 4 5 6 1.10 (.043) MAX 0.86 (.034) REF 0.1016 ± 0.0508 (.004 ± .002) 0.650 (.0256) BSC MSOP (MS12) 1107 REV Ø DE/UE パッケージ 12ピン・プラスチックDFN （4mm 3mm） （Reference LTC DWG # 05-08-1695 Rev D） 4.00 ±0.10 (2 SIDES) 7 0.70 ±0.05 3.60 ±0.05 2.20 ±0.05 ピン 1 の トップ・ パッケージの マーキング 外形 （NOTE 6） 0.25 ± 0.05 0.50 BSC 12 R = 0.05 TYP 3.30 ±0.05 1.70 ± 0.05 0.40 ± 0.10 R = 0.115 TYP 0.200 REF 1.70 ± 0.10 0.75 ±0.05 6 0.25 ± 0.05 1 ピン 1 のノッチ R = 0.20 または 0.35 ｘ 45 の 面取り (UE12/DE12) DFN 0806 REV D 0.50 BSC 2.50 REF 2.50 REF 推奨する半田パッドのピッチと寸法 半田付けされない領域には半田マスクを使用する 3.30 ±0.10 3.00 ±0.10 (2 SIDES) 0.00 – 0.05 底面図―背面パッド NOTE: として提案 1. 図は JEDEC のパッケージ外形 MO-229 のバリエーション（WGED） 2. 図は実寸とは異なる 3. すべての寸法はミリメートル 4. パッケージ底面の背面パッドの寸法にはモールドのバリを含まない モールドのバリは （もしあれば）各サイドで 0.15mm を超えないこと 5. 背面パッドは半田メッキとする 6. 網掛けの部分はパッケージの上面と底面のピン 1 の位置の参考に過ぎない 4315f リニアテクノロジー・コーポレーションがここで提供する情報は正確かつ信頼できるものと考えておりますが、その使用に関する責務は 一切負いません。また、ここに記載された回路結線と既存特許とのいかなる関連についても一切関知いたしません。なお、日本語の資料は あくまでも参考資料です。訂正、変更、改版に追従していない場合があります。最終的な確認は必ず最新の英語版データシートでお願いいたします。 19 LTC4315 標準的応用例 レベルシフトとI2C 非準拠のデバイスとの動作を行うカスケード接続アプリケーション。 3.3V 2.5V R1 10k R2 10k VCC2 VCC R3 10k 5V R4 10k C1 0.01µF DISCEN VCC R5 10k VCC2 R6 10k DISCEN ENABLE ENABLE READY LTC4315 READY LTC4315 SCL1 SCLIN SCLOUT SCLIN SCLOUT SCL2 SDA1 SDAIN SDAOUT SDAIN SDAOUT SDA2 ACC FAULT GND バックプレーンまたは 長いケーブル配線 ACC FAULT GND NON-COMPLIANT I2C DEVICE VOL = 0.6V 4315 TA02 関連製品 製品番号 LTC4300A-1/ LTC4300A-2/ LTC4300A-3 LTC4302-1/ LTC4302-2 LTC4303/ LTC4304 LTC4305/ LTC4306 LTC4307 LTC4307-1 LTC4308 LTC4309 LTC4310-1/ LTC4310-2 LTC4311 LTC4312/ LTC4314 LTC4313-1/ LTC4313-2/ LTC4313-3 説明 ホットスワップ可能な2 線バス・バッファ アドレス指定可能な2 線バス・バッファ スタックバス復旧機能付き、ホットスワッ プ可能な2 線バス・バッファ 容量バッファリング付き2チャネルまたは 4チャネルの2 線バス・マルチプレクサ スタックバス復旧機能付き、ホットスワッ プ可能な低オフセット2 線バス・バッファ 高解像度マルチメディア・インタフェース （HDMI） レベルシフト2 線バス・バッファ スタックバス復旧機能付き、ホットスワッ プ可能な低電圧レベルシフト2 線バス・ バッファ スタックバス復旧機能付き、ホットスワッ プ可能な低オフセット2 線バス・バッファ 注釈 -1：READYおよび ENABLEを備えたバス・バッファ -2：ACCを備えたデュアル電源バッファ -3：ENABLEを備えたデュアル電源バッファ アドレス拡張、GPIO、ソフトウェアによる制御 自動クロッキングでスタックしたI2C バスを解放 ソフトウェアで選択可能な2本または4本の下り方向バス、 スタックしたバスの切断、 立ち上がり時間アクセラレータ、フォルト通知、 10kVの人体モデルESD 耐性 バス・オフセット電圧：60mV、スタックしたバスの切断および復旧タイムアウト： 30ms、立ち上がり時間アクセラレータ、 5kVの人体モデルESD 耐性 バッファのオフセット電圧：60mV、3.3Vと5V 間のレベルシフト、 5kVの人体モデ ルESD 耐性 1Vのプリチャージ、ENABLEピン、および READYピンを備えたバス・バッファ、 0.9V から5.5Vまでのレベル変換、スタックしたバスの切断および復旧タイムアウト： 30ms、出力側の立ち上がり時間アクセラレータ、 6kVの人体モデルESD 耐性 バッファのオフセット電圧：60mV、スタックしたバスの切断および復旧タイムアウト： 30ms、立ち上がり時間アクセラレータ、 5kVの人体モデルESD 耐性、 1.8V から5.5Vまでのレベル変換 ホットスワップ可能なI2Cアイソレータ 2 本の絶縁バス間の双方向 I2C 通信、LTC4310-1：100kHz バス、LTC4310-2： 400kHz バス 低電圧 I2C/SMBusアクセラレータ 立ち上がり時間アクセラレータ、ENABLEピン付き、 8kVの人体モデルESD 耐性 ハードウェアで選択可能な、容量バッ ピンで選択可能な2 本または4 本の下り方向バス、最大 0.3 • VCC のVIL、 ファリング付き2チャネルまたは4チャネ スタックしたバスの切断、立ち上がり時間アクセラレータ、スタックしたバスの切断 ルの2 線バス・マルチプレクサ および復旧タイムアウト：45ms、 4kVの人体モデルESD 耐性 高ノイズ・マージンの2 線バス・バッファ VIL = 0.3 • VCC、立ち上がり時間アクセラレータ、スタックしたバスの切断、 1Vのプリチャージ、 4kVの人体モデルESD 耐性 4315f 20 リニアテクノロジー株式会社 〒102-0094 東京都千代田区紀尾井町3-6紀尾井町パークビル8F TEL 03- 5226-7291 ● FAX 03-5226-0268 ● www.linear-tech.co.jp LT 1011 • PRINTED IN JAPAN LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2011