Resumen

El P82B96 es un circuito integrado (IC) bipolar altamente versátil diseñado para facilitar interfaces lógicas bidireccionales sin enclavamiento entre señales de bus I2C estándar y otras configuraciones de bus con diferentes niveles de voltaje y corriente.

Este CI destaca por su capacidad para aislar la capacitancia del bus, lo que amplía significativamente la distancia de comunicación y mejora la inmunidad al ruido, convirtiéndolo en un componente esencial en diversas aplicaciones electrónicas, como la automatización industrial, los sistemas de automoción y las tecnologías domésticas inteligentes. Una de las características más destacadas del P82B96 es su compatibilidad con la transferencia de datos bidireccional de señales de bus I2C, que permite hasta 400 pF en el lado Sx/Sy y 4000 pF en el lado Tx/Ty. Esto permite al circuito integrado soportar operaciones de bus I2C a 400 kHz a distancias de al menos 20 metros de cable, lo que lo hace ideal para configuraciones de comunicación a larga distancia. El circuito integrado también ofrece un amplio rango de tensión de alimentación de 2 V a 15 V, niveles lógicos I2C independientes en el lado Sx/Sy y una sólida protección ESD, lo que mejora su durabilidad y fiabilidad en diversos entornos. El P82B96 se utiliza ampliamente para la interconexión entre buses I2C que funcionan a diferentes niveles lógicos, como 5 V y 3 V o 15 V, y para el aislamiento optoeléctrico con el fin de mantener la integridad de la señal en entornos eléctricamente ruidosos. Su capacidad para convertir señales I2C SDA o SCL en hardware de bus diferencial multipunto amplía aún más su ámbito de aplicación, especialmente en sistemas que requieren una alta inmunidad al ruido y distancias de comunicación ampliadas. El diseño sin latch-up del circuito integrado, las diversas opciones de embalaje y la baja corriente de alimentación aumentan su versatilidad y facilidad de integración en diversos sistemas electrónicos. Sin embargo, el P82B96 tiene sus limitaciones. Los ingenieros deben asegurarse de que la capacitancia del bus no supere los límites especificados y de que se mantenga una conversión de nivel lógico adecuada para evitar errores de comunicación. A pesar de estas consideraciones, el P82B96 sigue siendo un componente crítico en los diseños electrónicos modernos, ya que ofrece ventajas significativas en términos de rango de comunicación, inmunidad al ruido y flexibilidad en la interconexión de diferentes configuraciones de bus.

Características

El P82B96 es un versátil circuito integrado (CI) bipolar que facilita una interfaz lógica bidireccional sin enclavamiento entre el bus I2C estándar y otras configuraciones de bus.

. Este circuito integrado puede interconectar señales lógicas del bus I2C con buses similares que tienen diferentes niveles de tensión y corriente, lo que mejora su adaptabilidad a diversas aplicaciones. Una de las características significativas del P82B96 es su capacidad para soportar la transferencia bidireccional de datos de señales de bus I2C. Aísla la capacitancia, permitiendo 400 pF en el lado Sx/Sy y 4000 pF en el lado Tx/Ty. Las salidas Tx/Ty tienen una capacidad de disipación de 60 mA, útil para buses de baja impedancia o muy capacitivos. El circuito integrado es capaz de funcionar a 400 kHz a distancias de al menos 20 metros de cable. Además, tiene un amplio rango de tensión de alimentación de 2 V a 15 V, con niveles lógicos I2C en el lado Sx/Sy independientes de la tensión de alimentación. Además, el P82B96 divide la señal I2C en pares de señales Tx/Rx y Ty/Ry de avance/retroceso, lo que resulta ideal para la interconexión con aisladores optoeléctricos y dispositivos similares que requieren rutas de señal de entrada y salida unidireccionales. El CI también presenta una baja corriente de alimentación y proporciona una sólida protección ESD que supera los 3500 V HBM según JESD22-A114, 250 V para encapsulado DIP / 400 V para encapsulado SO MM según JESD22-A115, y 1000 V CDM según JESD22-C101. En términos de fiabilidad, el P82B96 está libre de latch-up gracias a su proceso bipolar, que evita las estructuras de latching. El CI está disponible en varios encapsulados, incluidos DIP, SO y TSSOP, lo que lo hace adaptable a diferentes requisitos de diseño. Las aplicaciones típicas del P82B96 incluyen la interconexión entre buses I2C que funcionan a diferentes niveles lógicos (por ejemplo, 5 V y 3 V o 15 V), la interconexión entre I2C y el estándar de bus SMB (350 µA), y la conversión sencilla de señales SDA o SCL de I2C a hardware de bus diferencial multipunto. También se utiliza como interfaz con optoacopladores para proporcionar optoaislamiento entre nodos de bus I2C hasta 400 kHz.

Descripción funcional

El P82B96 es un CI bipolar versátil diseñado para proporcionar una interfaz lógica bidireccional sin enclavamiento entre un bus I2C estándar y otras configuraciones de bus con distintos niveles de tensión y corriente.

. Permite que las señales lógicas del bus I2C interactúen sin problemas con buses que operan a tensiones comprendidas entre 2V y 15V, lo que lo hace compatible con una amplia gama de dispositivos lógicos. Este circuito integrado es especialmente útil para interactuar con el SMBus de 350 µA, dispositivos lógicos de 3,3 V y sistemas que funcionan a niveles de 15 V. Además, puede manejar líneas de baja impedancia para mejorar la inmunidad al ruido en longitudes de bus más largas. El P82B96 consigue esto sin imponer ninguna restricción a los protocolos normales del bus I2C o a la velocidad de reloj, añadiendo así una carga mínima al nodo del bus I2C. Esta característica garantiza que las cargas del nuevo bus o de los nodos I2C-bus remotos no se transmitan o transformen al nodo local. Una característica notable del P82B96 es su capacidad para aislar la capacitancia, permitiendo hasta 400 pF en el lado Sx/Sy y hasta 4000 pF en el lado Tx/Ty. Este aislamiento mejora significativamente el rendimiento del bus al permitir una comunicación a larga distancia de hasta 20 metros a 400 kHz. Las salidas Tx/Ty están diseñadas con una capacidad de disipación de 60 mA, ideal para buses de baja impedancia o muy capacitivos. El P82B96 también facilita la transmisión de señales SDA y SCL a través de líneas de transmisión balanceadas (como pares trenzados) o mediante aislamiento galvánico (como optoacoplamiento). Esto es posible porque se proporcionan señales Tx y Rx direccionales separadas. Las señales Tx y Rx pueden conectarse directamente sin provocar enclavamiento, creando así una línea de señal bidireccional alternativa con propiedades de bus I2C. Además, los números de referencia de la serie P82B96 incluyen P82B96DP y P82B96TD, que ofrecen una referencia rápida a la diferente documentación y archivos de diseño disponibles para este CI.

Aplicaciones

El CI P82B96 es un dispositivo bipolar versátil que admite la transferencia bidireccional de datos entre un bus I2C y varias otras configuraciones de bus con diferentes niveles de tensión y corriente. Esto lo convierte en un componente esencial en numerosas aplicaciones de diseño electrónico. Una de las principales aplicaciones del P82B96 es su capacidad para interactuar entre buses I2C que funcionan a diferentes niveles lógicos, como 2 V y 15 V

. Esta característica le permite conectar dispositivos con requisitos de voltaje variables sin comprometer el rendimiento. Por ejemplo, el P82B96 puede utilizarse para interconectar los buses I2C estándar de 5 V con dispositivos lógicos de 3,3 V de voltaje inferior, o incluso niveles de 15 V de voltaje superior, lo que aumenta su versatilidad en entornos de voltaje mixto. Otra aplicación significativa es su uso para ampliar la distancia de comunicación de los buses I2C. Al permitir una capacitancia de bus de hasta 4000 pF en el lado de transmisión, el P82B96 puede soportar un funcionamiento de bus I2C rápido de 400 kHz en al menos 20 metros de cable, lo que lo hace ideal para configuraciones de comunicación a larga distancia. Esto resulta especialmente útil en los sistemas de automatización y control industrial, donde los sensores y los controladores suelen estar muy alejados. El P82B96 también encuentra aplicación en entornos que requieren aislamiento optoeléctrico. Interactúa con optoacopladores para proporcionar optoaislamiento entre nodos de bus I2C, lo que resulta crucial para mantener la integridad de la señal y evitar interferencias de ruido en entornos eléctricamente ruidosos. Esto lo hace adecuado para su uso en sistemas de automoción, automatización industrial y otros entornos en los que la fiabilidad de la señal es primordial. Además, el CI P82B96 puede emplearse en la conversión sencilla de señales SDA o SCL del bus I2C a hardware de bus diferencial multipunto. Esto se consigue mediante dispositivos compatibles como el PCA82C250, que facilita la transmisión de señales I2C a distancias más largas con una inmunidad al ruido mejorada. En aplicaciones prácticas, el P82B96 se ha utilizado para ampliar las distancias de comunicación I2C en sistemas con múltiples sensores. Por ejemplo, puede conectar sensores de temperatura/humedad, sensores de humedad del suelo y sensores de luz a un controlador central como una Raspberry Pi, permitiendo así una sólida adquisición de datos a grandes distancias.

Configuración de clavijas

El circuito integrado P82B96 presenta una configuración de patillas flexible diseñada para facilitar la transferencia bidireccional de datos de señales de bus I2C. El dispositivo permite el aislamiento de la capacitancia, permitiendo hasta 400 pF en el lado Sx/Sy y hasta 4000 pF en el lado Tx/Ty, proporcionando un rendimiento robusto incluso con buses de alta capacitancia

. Las salidas Tx/Ty son capaces de absorber 60 mA, lo que las hace adecuadas para manejar cargas de baja impedancia.

Descripción de las clavijas

Clavijas Sx/Sy

Los pines Sx y Sy del P82B96 pueden funcionar como líneas de datos serie (SDA) o de reloj serie (SCL) cuando se conectan a los pines Rx/Tx y Ry/Ty correspondientes.

. Estos pines no deben conectarse entre sí en el mismo nodo, ya que esta configuración no es compatible y podría provocar susceptibilidad al ruido y problemas de funcionamiento.

Clavijas Tx/Rx y Ty/Ry

Los pines Tx/Rx y Ty/Ry facilitan líneas de señal bidireccionales con propiedades I2C, lo que permite un diseño de comunicación sencillo. Estos pines permiten una configuración en estrella o multipunto en la que varios dispositivos P82B96 comparten los mismos nodos Tx/Rx y Ty/Ry en un bus común, interconectándose con dispositivos esclavos de tarjeta de línea.

. Sin embargo, no deben conectarse al lado Sx/Sy del P82B96 tampones similares que dependan de umbrales lógicos especiales, ya que no reconocerían correctamente las señales bajas tamponadas.

Fuente de alimentación

El P82B96 funciona en un rango de tensión de alimentación de 2 V a 15 V. Los niveles lógicos del bus I2C en el lado Sx/Sy son independientes de la tensión de alimentación, lo que proporciona flexibilidad en diversos escenarios de aplicación.

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Características adicionales

El P82B96 está diseñado con protección ESD, superior a 3500 V HBM según JESD22-A114, 250 V para paquetes DIP, 400 V para paquetes SO MM según JESD22-A115, y 1000 V CDM según JESD22-C101, lo que garantiza su durabilidad y fiabilidad en entornos adversos.

. El dispositivo también ofrece una baja corriente de alimentación, lo que lo hace eficiente desde el punto de vista energético y adecuado para una amplia gama de aplicaciones.

Consideraciones sobre el diseño

Al integrar el CI P82B96 en un diseño electrónico, deben tenerse en cuenta varios factores importantes para garantizar un rendimiento óptimo y la compatibilidad con otros componentes.

Características eléctricas

El P82B96 está diseñado para funcionar dentro de un rango de tensión de alimentación de 2 V a 15 V, lo que le permite interactuar entre buses I2C que funcionan a diferentes niveles lógicos dentro de este rango. Esta característica es particularmente útil en sistemas que requieren diferentes dominios de voltaje para comunicarse sin problemas sin componentes adicionales de cambio de nivel.

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Capacitancia del bus y longitud del cable

Una de las características más destacadas del P82B96 es su capacidad para soportar mayores longitudes de cable al permitir una capacitancia de bus de hasta 400 pF en el lado principal (Sx/Sy) y de hasta 4000 pF en el lado de transmisión (Tx/Ty). Esta capacidad mejora significativamente las restricciones en el número de dispositivos I2C en un sistema debido a la capacitancia y la separación física, permitiendo así más dispositivos por bus I2C y una mayor flexibilidad en el diseño del sistema.

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Aislamiento e integridad de la señal

El P82B96 proporciona aislamiento galvánico, que puede conseguirse mediante optoacopladores, o puede utilizar líneas de transmisión equilibradas, como pares trenzados. El circuito integrado divide las señales del bus I2C en pares de señales directas (Tx/Ty) e inversas (Rx/Ry), lo que permite rutas de señal unidireccionales y minimiza el riesgo de interferencia de la señal. Este enfoque de diseño ayuda a mantener la integridad de la señal en distancias más largas y en entornos eléctricamente ruidosos.

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Comunicación bidireccional

El circuito integrado está diseñado para gestionar señales I2C bidireccionales sin una patilla de control de dirección, basándose en niveles de baja tensión lógica ligeramente diferentes en las patillas Sx/Sy. Este diseño único evita el bloqueo del bus y permite una comunicación bidireccional robusta. Sin embargo, es fundamental asegurarse de que dos o más E/S Sx o Sy no estén conectadas entre sí en el mismo nodo, ya que el P82B96 no admite esta configuración.

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Flexibilidad de aplicación

El P82B96 es adecuado para aplicaciones que requieren una alta capacidad de disipación de corriente para conducir buses de baja impedancia o alta capacidad. Admite un funcionamiento rápido del bus I2C de hasta 400 kHz en al menos 20 metros de cable, lo que lo convierte en un componente versátil para diversas aplicaciones industriales y de automoción.

. Si se tienen en cuenta cuidadosamente estos aspectos del diseño, los ingenieros pueden aprovechar eficazmente las capacidades del P82B96 para mejorar el rendimiento y la fiabilidad de sus sistemas de comunicación I2C.

Ventajas

Una de las principales ventajas del IC P82B96 es su capacidad para soportar cables y trazas más largos, lo que permite incluir más dispositivos en un bus I2C aislando la capacitancia del bus. Este aislamiento significa que la carga total del nuevo bus o nodos I2C remotos no afecta a otros buses o nodos I2C, mejorando así la capacidad del sistema y la separación física entre dispositivos

. El CI P82B96 también ofrece la posibilidad de aislamiento galvánico mediante optoacoplamiento o líneas de transmisión equilibradas, como los pares trenzados. Esto se consigue porque el dispositivo ofrece señales Tx y Rx direccionales separadas, que pueden conectarse directamente para crear una línea de señal bidireccional con propiedades I2C sin provocar enclavamiento del bus. Además, el dispositivo permite un diseño de comunicación sencillo, lo que puede ahorrar tanto tiempo de diseño como costes. Las señales Tx y Rx, así como las señales Ty y Ry, pueden conectarse entre sí para proporcionar una línea de señal bidireccional con características de controlador de drenaje abierto. Esta flexibilidad en el diseño ayuda a mantener la eficiencia y fiabilidad del sistema. Otra ventaja significativa es la capacidad del CI P82B96 para interconectar señales lógicas del bus I2C a varios buses con diferentes niveles de tensión y corriente, incluido el SMBus de 350 µA y dispositivos lógicos que funcionan a 3,3 V o 15 V. Esta capacidad mejora la inmunidad al ruido en longitudes de bus más largas sin imponer restricciones en los protocolos normales del bus I2C ni en las velocidades de reloj. El circuito integrado lo consigue con una carga mínima en el nodo del bus I2C, garantizando que la carga de los nodos nuevos o remotos del bus I2C no se transmita al nodo local. Esta característica elimina eficazmente las restricciones sobre el número de dispositivos I2C-bus dentro de un sistema o la separación física entre ellos.

Comparación con CI similares

El P82B96 destaca entre los circuitos integrados similares por su versatilidad y sus funciones avanzadas diseñadas para sistemas de bus I²C. Una comparación notable es con el antiguo dispositivo 82B715. La función principal del 82B715 es multiplicar por diez la corriente del bus, pero no mejora la inmunidad al ruido de umbral, que se mantiene en los mismos niveles.

. Por otro lado, el P82B96 ofrece transferencia de datos bidireccional y aísla la capacitancia, permitiendo hasta 4000 pF en el lado Tx/Ty, lo que es significativamente superior en comparación con las limitaciones del 82B715. Además, el P82B96 dispone de capacidades avanzadas para dividir el bus en canales Rx y Tx separados, lo que puede resultar especialmente útil para conseguir comunicaciones de mayor alcance empleando controladores y receptores diferenciales como RS422/485 en estas líneas. Esto hace que el P82B96 sea más adaptable a configuraciones de bus complejas y longitudes de cable más largas sin comprometer la integridad de la señal. Otro aspecto en el que destaca el P82B96 es su capacidad para interconectar señales lógicas de bus I²C a buses similares con diferentes niveles de tensión y corriente, como la interconexión con dispositivos lógicos de 3,3 V o niveles de 15 V, y la conducción de buses de baja impedancia o alta capacidad de hasta 60 mA. Esta flexibilidad no se encuentra en el 82B715, que está limitado en su ámbito de aplicación. Además, el P82B96 admite un funcionamiento a 400 kHz en al menos 20 metros de cable, lo que garantiza un rendimiento sólido en configuraciones de bus ampliadas. Esto se complementa con su baja corriente de alimentación y su amplia protección ESD, lo que lo convierte en una opción fiable para entornos diversos y exigentes.

Limitaciones

El circuito integrado (CI) P82B96 está diseñado para mejorar las capacidades de comunicación de los buses I2C aislando la capacitancia del bus y soportando cables o trazas más largos. Sin embargo, existen algunas limitaciones y consideraciones a la hora de integrar este dispositivo en un sistema. En primer lugar, aunque el P82B96 facilita distancias de comunicación más largas y admite más dispositivos por bus I2C, es crucial asegurarse de que la capacitancia total no supere los límites especificados. En el lado principal (Sx/Sy), la capacitancia del bus no debe superar los 400 pF, y en el lado de transmisión (Tx/Ty), no debe superar los 4000 pF.

. Exceder estos límites de capacitancia puede degradar la integridad de la señal y provocar errores de comunicación. En segundo lugar, aunque el circuito integrado puede interconectarse con buses I2C que funcionen a diferentes niveles lógicos, desde 2 V hasta 15 V, hay que tener cuidado al igualar estos niveles para evitar posibles desajustes que podrían dar lugar a una transmisión de datos poco fiable. Debe garantizarse una conversión de nivel lógico adecuada para una comunicación efectiva a través de diferentes dominios de voltaje. Además, el P82B96 emplea controladores de drenaje abierto para proporcionar líneas de señal bidireccionales para las rutas de comunicación directa (Tx/Ty) e inversa (Rx/Ry). Esta configuración requiere resistencias pull-up externas para funcionar correctamente, y los valores incorrectos de las resistencias pueden afectar al rendimiento general del bus, por ejemplo, provocando tiempos de subida más lentos o un mayor consumo de energía. El CI también ofrece la posibilidad de utilizar aislamiento galvánico (optoacoplamiento) o líneas de transmisión equilibradas (pares trenzados), que pueden mejorar la robustez de la comunicación en entornos ruidosos. Sin embargo, la implementación de estas funciones puede introducir complejidad y costes adicionales en el diseño del sistema, lo que debe tenerse en cuenta durante la fase de planificación. Por último, a pesar de la capacidad del CI para soportar velocidades de bus I2C rápidas de hasta 400 kHz, los diseñadores de sistemas deben asegurarse de que otros componentes del bus I2C puedan funcionar de forma fiable a estas velocidades. Las incompatibilidades de velocidad de reloj entre los distintos componentes pueden provocar fallos de comunicación o corrupción de datos.

Ejemplos reales

El circuito integrado P82B96 se utiliza en una gran variedad de aplicaciones reales gracias a su versatilidad y robustez. Uno de sus usos principales es ampliar el alcance de los buses I2C dividiendo el bus en canales separados de recepción (Rx) y transmisión (Tx), lo que permite tender cables más largos y conectar más dispositivos sin degradar la calidad de la señal.

. Por ejemplo, en los sistemas de automoción, el P82B96 puede permitir una comunicación fiable entre diversos sensores y unidades de control repartidos por todo el vehículo, garantizando la integridad de los datos y una pérdida de señal mínima en largas distancias. En la automatización industrial, el P82B96 se utiliza a menudo para facilitar la comunicación entre distintas piezas de maquinaria y sistemas de control. La capacidad del dispositivo para aislar la capacitancia del bus mejora significativamente el número de dispositivos y la distancia física a la que pueden funcionar. Esto lo hace ideal para entornos de fábrica en los que son habituales los tendidos de cables largos y numerosos dispositivos interconectados. Además, el P82B96 encuentra aplicaciones en sistemas inteligentes de automatización de viviendas y edificios. Permite la integración de varios subsistemas, como iluminación, calefacción y seguridad, garantizando que las señales puedan viajar por diferentes partes de un edificio sin interferencias ni pérdidas. La compatibilidad del CI con el optoaislamiento también mejora la seguridad y fiabilidad de estos sistemas al evitar que posibles fallos eléctricos se propaguen por la red. Otro ejemplo práctico es el uso del P82B96 en contadores inteligentes y dispositivos conectados, donde garantiza una sólida transmisión de datos a grandes distancias dentro de la infraestructura de la red eléctrica. La capacidad del CI para interactuar entre buses I2C que funcionan a diferentes niveles lógicos (por ejemplo, 5 V y 3 V o 15 V) mejora aún más su adaptabilidad a diversas aplicaciones.