จะใส่การ์ด I/O ลงในแบ็คเพลนที่จ่ายไฟโดยไม่รบกวนการแปลงข้อมูลของแบ็คเพลนได้อย่างไร

[คำแนะนำ]ด้วยการเติบโตของระบบเซิร์ฟเวอร์ จำนวนและความซับซ้อนของการ์ดอินพุต/เอาต์พุต (I/O) ที่มีวงจรควบคุมสำหรับตรวจสอบเซิร์ฟเวอร์ก็เพิ่มขึ้นทุกปีเช่นกัน ระบบ Zero downtime กำหนดให้ผู้ใช้เสียบการ์ด I/O ลงในแบ็คเพลนที่จ่ายไฟ แม้ว่าหลายคน IC ซัพพลายเออร์ได้พัฒนาชิปที่สามารถใช้พลังงานและกราวด์แบบ Hot Swap (Hot SwapTM) ได้อย่างปลอดภัย จนถึงขณะนี้ยังไม่มีใครสามารถใช้ข้อมูลระบบ (SDA) และนาฬิการะบบ (SCL) โซลูชันชิปเดี่ยว "แบบสลับสับเปลี่ยนได้"

เนื่องจาก SDA และ SCL ตัวเก็บประจุ ของการ์ด I/O แต่ละใบจะถูกเพิ่มโดยตรงไปยังแบ็คเพลนของระบบเหล่านี้ การขยายระบบทำให้ยากต่อการปฏิบัติตามตัวบ่งชี้เวลาขึ้นและลง LTC4300-1 ให้ผู้ใช้เสียบการ์ด I/O ลงในแบ็คเพลนที่ชาร์จแล้วโดยไม่รบกวนการแปลงข้อมูลของแบ็คเพลน นอกจากนี้ยังมีการบัฟเฟอร์แบบสองทางและแยกแบ็คเพลนและตัวเก็บประจุบนการ์ด

รูปที่ 1 แสดงแอปพลิเคชันของสาย SDA และ SCL แบบเปลี่ยนด่วนที่ปลอดภัย LTC4300-1 LTC4300 อยู่ที่ขอบของการ์ดอุปกรณ์ต่อพ่วง พิน ScLOUT เชื่อมต่อกับบัส SCL ของการ์ด และพิน SDAOUT เชื่อมต่อกับบัส SDA ของการ์ด เมื่อการ์ดถูกเสียบเข้าไปในแบ็คเพลนที่ใช้งานจริงผ่านขั้วต่อพินแบบยาวและแบบสั้น กราวด์จะถูกเชื่อมต่อก่อน จากนั้นจึงเชื่อมต่อ VCC

รูปที่ 1: การใช้สาย SDA และ SCL แบบ Hot-swappable ของ LTC4300-1

หลังจากที่ VCC เชื่อมต่อกับกราวด์แล้ว SDAIN และ SCLIN จะเชื่อมต่อกับเส้น SDA และ SCL บนแบ็คเพลน ในขณะนี้ การชาร์จล่วงหน้า วงจรไฟฟ้า กับ แรงดันไฟฟ้า ของ 1V ทำงานและบังคับให้แรงดันไฟฟ้า IV ผ่านความต้านทานเล็กน้อย 100k ไปยังพิน SDA และ SCL ที่มีความจุต่ำ (น้อยกว่า 10pF) ซึ่งช่วยลดความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าที่เลวร้ายที่สุดที่เห็นระหว่างการเชื่อมต่อ ลักษณะการชาร์จล่วงหน้าและความจุต่ำช่วยลดการรบกวนของบัส SDA และ SCL ของแบ็คเพลนในระหว่างการสลับร้อน

ในระหว่างการใส่การ์ด แรงดันไฟฟ้าบนบัสแบ็คเพลน SDA และพิน SDAIN LTC4300-1 จะแสดงในรูปที่ 2 100pF ที่ต่อสายดิน capacitor พยายามไล่ตามความจุที่เทียบเท่ากับบัส SDA ก่อนที่จะใส่ พิน SDAIN ของ LTC4300-1 จะถูกชาร์จไว้ที่ 1V ล่วงหน้า และแรงดันไฟฟ้าของแบ็คเพลนบัส SDA ใกล้เคียงกับ 4V เนื่องจากพิน SDAIN มีอิมพีแดนซ์สูงและความจุต่ำ แรงดันไฟฟ้าบนพินจึงเพิ่มขึ้นเป็นแรงดันแบ็คเพลนเมื่อเสียบเข้าไป ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าของแบ็คเพลนจึงไม่ได้รับผลกระทบใดๆ ในเวลานี้ สัญญาณทั้งสองสั้นลงพร้อมกัน

รูปที่ 2: พิน SDAIN ของ LTC4300-1 เชื่อมต่อกับบัส SDA ของแบ็คเพลน

เมื่อบัสไม่ได้เชื่อมต่อกับการ์ดและแบ็คเพลนมีบิตหยุดหรือบัสไม่ได้ใช้งาน LTC4300-1 จะหยุดวงจรพรีชาร์จ เปิดใช้งานอินพุตไปยังวงจรเชื่อมต่อเอาต์พุต และเชื่อมต่อบัสแบ็คเพลน SDA และ SCL กับวงจร บนการ์ด

ลักษณะบัฟเฟอร์ความจุและตัวเร่งเวลาเพิ่มขึ้น

คุณลักษณะสำคัญของวงจรเชื่อมต่ออินพุตกับเอาท์พุตคือการจัดเตรียมบัฟเฟอร์แบบสองทาง รูปที่ 3 เป็นแอปพลิเคชั่นที่ใช้ประโยชน์จากคุณสมบัตินี้ หากการ์ด 1/O เชื่อมต่อโดยตรงกับแบ็คเพลน ตัวเก็บประจุทั้งหมดบนแบ็คเพลนและการ์ดจะถูกเพิ่มโดยตรง ทำให้ยากต่อการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านเวลาขึ้นและลง วาง LTC4300-1 ที่ขอบของการ์ดแต่ละใบ แต่แยกความจุของการ์ดออกจากแบ็คเพลน สำหรับการ์ด 1/0 ที่กำหนด LTC4300-1 จะขับเคลื่อนความจุของการ์ด และแบ็คเพลนจะต้องขับเคลื่อนความจุต่ำของ LTC4300-1 เท่านั้น LTC4300-1 ยังตรงตามข้อกำหนดเวลาเพิ่มขึ้นของระบบด้วยการจัดหาวงจรเร่งเวลาการเพิ่มขึ้นที่อยู่บนพิน SDA และ SCL ทั้งสี่ตัว รูปที่ 4 แสดงเวลาเพิ่มขึ้นที่ปรับปรุงโดยตัวเร่งความเร็วสำหรับความจุบัสที่เทียบเท่ากันที่ 10pF และ 100pF

รูปที่ 3: ใส่การ์ด I/O หลายตัวในแบ็คเพลน

รูปที่ 4: ตัวเร่งเวลาเพิ่มขึ้นสำหรับตัวเก็บประจุแบบดึงขึ้นที่ 10pF และ 100pF

โดยสรุป

LTC4300-1 ให้ผู้ใช้เสียบการ์ด I/O ลงในแบ็คเพลนที่ใช้งานจริงโดยไม่ทำลายสัญญาณ SDA และ SCL บนแบ็คเพลนของระบบบัสคู่ นอกจากนี้ วงจรการเชื่อมต่อยังมีการบัฟเฟอร์แบบสองทางเพื่อแยกแบ็คเพลนและวงจรเร่งเวลาการเพิ่มขึ้นของตัวเก็บประจุของการ์ด เพื่อช่วยตอบสนองความต้องการด้านเวลาที่เพิ่มขึ้น

(ที่มา: อุปกรณ์อนาล็อก)