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2011.06.17 02:34

USB Isolator

조회 수 1953 추천 수 0 댓글 6
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우연찮게,일본 블로그에서 흥미로운 칩에 대한 정보가 생겨서 올려봅니다.


이번에 소개하는 USB Isolator는

PC의 USB 포트와 연결되는 주변 기기를 전기적으로 격리시켜 줍니다.

가장 큰장점은 GND 라인이 완전히 격리되어

컴퓨터에서 유입되는 노이즈를 없앨 수가 있습니다.

Pc-Fi가 많아지는 요즘, 상당히 흥미로운 물건이 아닐 수 없습니다.

즉,USB 오디오를보다 업그레 이드 수 있습니다.Analog Device社의 ADuM4160은

Full Speed​​ 지원 (12Mbps)의 Isolator입니다.

다음은 데이타쉬트 링크입니다.

http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/ADuM4160.pdf

(일본어랑 중국어도 지원되는데 한국어로 된 데이타쉬트는 언제 나오련지..ㅠㅠ)

타사에 해당하는 IC가 존재하지 않습니다.

다음은 데이타 쉬트 자료에서 인용한 블록 다이어그램입니다.



이 IC의 특징은 칩 내부에 MEMS로 만들어진 작은 코일입니다.

다음은 칩의 내부 사진입니다.





위의 측정 그래프를 보시면, 180MHz의 공진 회로에서 상당한 복사 노이즈가 생기는 것 같습니다.



그 공진의 영향의 원인은, 아래와 같이 입출력 사이가

다이폴 안테나의 양상을 띄어, 불요 복사가 발생합니다.

다행이, 이 문제에 대한, 대책방법은 다음에 있습니다.

http://www.analog.com/static/imported-files/application_notes/AN-0971.pdf



즉, 위와 같이 GND로 칩과 칩의 사이를 분리시켜야 복사파를 줄일수 있습니다.

개인이 만능기판에 자작하거나, 변환기판을 사용하기에는 부적절하고,

애초에 PCB설계때부터 고려해야 할 상황이더군요.

일본에서는 위와 같은 기술을 사용한 USB Isolator가 이미 상용에 판매중 입니다.



비싼 USB케이블을 사는것보다, 저런 Isolator 하나 만들어서 쓰는것이 훨신 효과가 클 듯 합니다. (일본에선 약 6천엔이니.. 도저히 엄두가 안나더군요)

하지만, 위의 글 대로, 애초에 PCB설계부터 신경써야 하니, 접하기는 어려운것 같습니다. ㅠㅠ

누가..누가... (쩝..)
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    박가람 2011.06.17 04:25
    그냥 별도 전원을 쓰던가 LDO쓰는게 편할듯.. :D
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    황재연 2011.06.17 07:11
    Isolator는 옛날옜날부터 있었는데 더럽게 비싸서(이만원넘어 칩하나가...)차라리 독립전원쓰면
    게임오버...
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    황재연 2011.06.17 07:11
    스위칭쪽은 PCB레이아웃 잘하는게 갑이지...
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    이길범 2011.06.17 08:16
    스타일오디오 TOPAZ에 들어간 칩입니다. TOPAZ가 VBUS와 Data Line은 분리하지만 GND를 분리해 놓지 않아서 처음엔 설계 실수라 생각했습니다. 그래서 결국은 USB Conn과 칩을 들어내고 패턴 확인한 후에 GND를 분리했었습니다.

    패턴상 바로 결합되어 있지는 않았고, 1차 GND는 TOP면에서 2개가 묶여서 Bottom으로 넘어가서 Shield GND에 묶였고 2차 GND는 DIGITAL GND쪽에 묶여 있었습니다. (당연히 2 그라운드 그룹 사이에는 원본은 BEAD로 연결되어 있었고, 제가 손댄 것은 직접 연결했습니다.)

    문제는, 1차 GND가 Bottom에서 Shield GND로 연결되는 길목을 끊어서 실험을 해봤습니다.

    이걸로 너무 시간 끌기 어려운 상황이라 2회 재확인하고 포기했습니다. 한마디로 GND를 분리해 버리면 USB인식이 아예 안되었습니다. 그래서 USB인식용 D+에서 3.3V로 1.5K PU을 2차쪽에 있던걸 떼고 1차로 옮겼습니다. PC에서 뭔가 디바이스가 있다고 시도하다 에러가 떨어졌습니다.

    상황을 살펴봤더니 VBUS2가 GND2기준으로 제대로 전압이 안나왔습니다. GND1기준으로 VBUS1과 VBUS2가 정상 동작하고 있었습니다. 결론은 GND1과 GND2 사이에 DC적 전위차가 없어야 한다는 결론을 내리고 원복해 버렸습니다.

    청감상 차이는 못느끼고 있지만, TOPAZ를 PC에 USB 연결해서 PC의 Common Mode Noise가 그대로 GND를 타고 종단까지 나가는 상황과 광입력을 받도록 해서 PC노이즈를 원천차단한 조건에서 계측기를 이용한 스펙트럼상 정황은 제법 차이를 보였습니다.
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    홍경의 2011.06.17 10:31
    토파즈가 들어간 부품들의 성능을 잘 끌어내지 못한다는 평이 많더라구요..
    정말 좋은 제품을 만들기가 쉽지는 않네요 ㅎㅎ
    잘 모르지만 좋은 공부 하고 갑니다. ^^
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    유문구 2011.06.17 20:47
    그냥.. 외부전원이 장땡인거같군요 ... ^^;;

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