在 D+/D− 线路上实现 USB 隔离面临若干挑战。首先,通常需要访问输出使能信号以控制收发器;因此,必须在隔离器内部集成一定程度的智能逻辑,用于解析数据流并判断何时启用或禁用其上游和下游输出缓冲器。其次,耦合器输出端的信号必须被精确重建,同时保留原始时序,并避免传递瞬态无效状态(如无效的 SE0 和 SE1 状态)。此外,该器件还必须满足低功耗挂起模式的要求。
iCoupler 技术基于边沿检测原理,因此天然适用于 USB 应用。数据流经该器件的过程是通过监测输入端的活动性来实现的,并根据从低电平到高电平的跳变(即“1”状态)来设定数据传输方向。一旦确定数据方向,数据将持续传输,直到遇到数据包结束符(EOP)或足够长的空闲状态为止。此时,耦合器会禁用其输出缓冲器,并重新监测输入端以准备下一次活动。
在数据传输过程中,耦合器的输入侧保持其输出缓冲器处于禁用状态;而输出侧则启用其输出缓冲器并禁用边沿检测功能于其输入缓冲器。这使得数据能够单向流动,而不会通过耦合器形成回环(latch)。电路中内置了逻辑模块,用于消除因差分与单端缓冲器阈值不同而可能引发的任何伪影。输入信号作为三种有效状态之一(J、K 或 SE0)穿越隔离屏障。输出端按固定时间延迟对输入侧差分信号进行重构。
该耦合器无需特殊的挂起模式,也不需要额外电路,因为其电源电流低于 USB 总线空闲时的挂起电流限值(2.5 mA)。
ADuM4160 设计用于通过隔离 D+/D− 线路,与面向主机/全速 USB 端口对接。一个面向主机的端口仅支持单一操作速率,因此相关的参数(如上拉/下拉电阻、I²C 逻辑电平及 D+/D− 摆率)需匹配所连接的外设端口速度。
在 ADuM4160 电子元件的下游侧设有一条控制线,可激活集成在上游侧的上拉电阻。这允许下游端口控制上游端口何时接入 USB 总线。该引脚可根据初始总线连接需求,外接至外设上拉电阻、控制线,或 VDD2 引脚。