כיצד להכניס את כרטיס ה-I/O ללוח אחורי עם חשמל מבלי לשבש את המרת הנתונים של הלוח האחורי?

[מדריך]עם הצמיחה של מערכות שרתים, מספר ומורכבות כרטיסי הקלט/פלט (I/O) המכילים מעגלי בקרה לניטור שרתים גדלו גם הם משנה לשנה. מערכת אפס זמן השבתה מחייבת את המשתמש להכניס את כרטיס ה-I/O ללוח האחורי המופעל. אם כי רבים IC ספקים פיתחו שבבים שיכולים להחליף בבטחה את הכוח והארקה בחום (Hot SwapTM), עד כה, אף אחד מהם לא יכול ליישם את נתוני מערכת (SDA) ופתרון שעון מערכת (SCL) עם "החלפה חמה" של שבב יחיד.

מאז ה-SDA וה-SCL קבלים של כל כרטיס קלט/פלט מתווספים ישירות למטוסים האחוריים של מערכות אלו, הרחבת המערכת מקשה על עמידה במחווני זמן העלייה והירידה. ה-LTC4300-1 מאפשר למשתמשים להכניס את כרטיס ה-I/O ללוח אחורי טעון מבלי לשבש את המרת הנתונים של המטוס האחורי. זה גם מספק חציצה דו-כיוונית ומבודד את המטוס האחורי ואת הקבלים בכרטיס.

איור 1 מציג יישום של קווי SDA ו-SCL בטוחים להחלפה חמה LTC4300-1. ה-LTC4300 ממוקם בקצה הכרטיס ההיקפי, פין ScLOUT מחובר לאפיק SCL של הכרטיס, ופין SDAOUT מחובר לאפיק SDA של הכרטיס. כאשר הכרטיס מוכנס ללוח האחורי החי דרך מחבר הפין הארוך והקצר, האדמה מחוברת תחילה, ולאחר מכן מחברים את ה-VCC.

איור 1: שימוש בקווי SDA ו-SCL הניתנים להחלפה חמה LTC4300-1

לאחר חיבור VCC לאדמה, SDAIN ו-SCLIN מחוברים לקווי SDA ו-SCL במישור האחורי. בשלב זה, הטעינה המוקדמת מעגל עם מתח של 1V פועל ומאלץ את המתח IV לעבור דרך ההתנגדות הנומינלית של 100k לפיני הקיבול הנמוך (פחות מ-10pF) SDA ו-SCL, וממזער את הפרש המתח הגרוע ביותר שנראה במהלך החיבור. מאפייני הטעינה המוקדמת והקיבולים הנמוכים ממזערים את ההפרעות של האוטובוסים האחוריים SDA ו-SCL במהלך החלפה חמה.

במהלך הכנסת הכרטיס, המתח באפיק המטוס האחורי של SDA ופיני SDAIN LTC4300-1 מוצג באיור 2. ה-100pF המוארק קבל מנסה להדביק את הקיבול המקביל לאפיק SDA. רגע לפני ההחדרה, פין ה-SDAIN של LTC4300-1 נטען מראש ל-1V, ומתח המטוס האחורי של ה-SDA קרוב ל-4V. בשל העכבה הגבוהה והקיבול הנמוך של פין SDAIN, המתח על הפין עולה למתח הלוח האחורי כאשר הוא מוכנס, כך שמתח הלוח האחורי כמעט ולא מושפע. בשלב זה, שני האותות מקוצרים יחד.

איור 2: פין ה-SDAIN של LTC4300-1 מחובר לאפיק SDA במטוס האחורי

ברגע שהאוטובוס לא מחובר לכרטיס ולמטוס האחורי יש ביט עצור או שהאוטובוס לא פעיל, LTC4300-1 עוצר את מעגל הטעינה המוקדמת, מפעיל את הקלט למעגל חיבור הפלט ומחבר את האפיקים האחוריים SDA ו-SCL למעגל על הכרטיס.

מאפייני חיץ קיבולת ומאיץ זמן עלייה

המאפיין המרכזי של מעגל חיבור קלט-פלט הוא לספק חציצה דו-כיוונית. איור 3 הוא יישום המנצל את התכונה הזו. אם כרטיס ה-1/O מחובר ישירות ללוח האחורי, כל הקבלים בלוח האחורי והכרטיס יתווספו ישירות, מה שמקשה לעמוד בדרישות זמן העלייה והירידה. הנח את ה-LTC4300-1 בקצה של כל כרטיס, אך בודד את קיבול הכרטיס מהלוח האחורי. עבור כרטיס 1/0 נתון, ה-LTC4300-1 מניע את הקיבול בכרטיס, והמטוס האחורי חייב להניע רק את הקיבול הנמוך של ה-LTC4300-1. LTC4300-1 עונה בנוסף על דרישות זמן העלייה של המערכת על ידי מתן מעגלי מאיץ זמן עלייה הממוקמים על כל ארבעת פיני ה-SDA וה-SCL. איור 4 מציג את זמן העלייה המשופר שמספק המאיץ עבור קיבולת האוטובוס המקבילה של 10pF ו-100pF.

איור 3: כרטיסי קלט/פלט מרובים שהוכנסו ללוח אחורי

איור 4: מאיץ זמן עלייה עבור קבלים משיכה ב-10pF ו-100pF

לסיכום

ה-LTC4300-1 מאפשר למשתמשים להכניס את כרטיס ה-I/O ללוח אחורי חי מבלי להרוס את אותות SDA ו-SCL בלוח האחורי של מערכת דו-אוטובוס. בנוסף, מעגל החיבור מספק חציצה דו-כיוונית כדי לבודד את המטוס האחורי ואת מעגל מאיץ זמן העלייה של קבלי הכרטיס כדי לעזור לעמוד בדרישות זמן העלייה.

(מקור: Analog Devices)