用DS2119M构建SCSI终结器

引言
SCSI接口技术近几年来取得了飞速的发展，并已在网络服务器及多用户多任务处理系统中得以广泛运用。然而继SCSI-2之后，SCSI设备的不可缺少的重要元件，SCSI终结器也越来越受到人们的重视，人们在享受SCSI接口技术优异性能的同时，却不得不去研究和解决SCSI设备信号传输的终端反射效应所带来的系列问题，如数据丢失问题、无法识别SCSI设备以及系统不能可靠工作等。这种反射效应的形成是由于传输线的终端阻抗不匹配而造成的，人们只有在SCSI设备的传输终端安装一只终结器(一般是主动式的)，它可以自动识别SCSI设备的工作状态及工作模式，并自动提供一个匹配阻抗，从而消除反射效应，保证系统正常运行。本文将详细介绍美国MAXIM公司推出的SCSI终结器芯片DS2119M，并给出用DS2119M构建ULtra3 LVD/SE SCSI 终结器的典型应用电路。

DS2119M特点
DS2119M具有如下特点：
可全面兼容Ultra2、 Ultra3、Ultra160以及Ultra320 SCSI；提供LVD/SE终结工作模式；自动选择LVD/SE终结模式；终结阻抗误差不超过5%；内置热关断电路；支持SCSI总线热插拔；工作电压2.7～5.5V。
DS2119M功能原理描述：
DS2119M是一只低电压微分(LVD)终结模式和单端(SE)终结模式的多模式终结器专用集成电路。如果DS2119M终结器连结到单LVD SCSI总线，则DS2119M将以LVD终结模式工作；如果任何SE工作模式设备连接到该总线，则DS2119M将以SE终结模式工作；然而如果一只高电压微分(HVD)设备被连结该总线，则DS2119M将使终结器与SCSI总线隔离。以上这些过程的变化都是由DS2119M的内部电路感测SCSI总线上的DIFFSENS线上的电压而自动完成的。
如图1所示，一个参考电源给两个放大器供电，产生了一个1.25V的参考电压和一个2.85V的参考电压。内部控制逻辑电路检测这两种参考电压并提供给终结电阻。如果SCSI总线工作在LVD模式下，就使用1.25V的参考电压；如果SCSI总线工作在SE模式下，系统将会使用2.85V的参考电压。内部控制逻辑电路将转换输入输出并联电阻，从而改变总的终结阻抗。
DS2119M内部的DIFFSENSE电路是用以区分SE、HVD和LVD工作模式的，它将会给SCSI总线上的DIFFSENS线提供三种电压中的一种电压，两只比较器和一个与非门电路将会区别出三种电压，一种是低于0.6V，一种是高于2.15V，一种是介于两者之间，这三种电压分别指示SCSI总线工作于SE、HVD和LVD工作模式。
DS2119M的DIFFCAP脚监控SCSI总线的DIFFSENS线，以决定系统工作于何种工作模式。
DS2119M的DIFFSENSE管脚同时也驱动SCSI总线的DIFFSENS线(MSTR/SLV置高)，以决定SCSI总线的工作模式，DS2119M将会根据SCSI总线的DIFFSENS线上的电压来确定SCSI总线正确的终结模式(SE、HVD、LVD)。
LVD模式：LVD模式是由DS2119M内部的两个电流源以及一系列精密电阻决定其最终终端阻抗，它提供了一个105W的微分阻抗和一个150W的共模式阻抗。在没有设备连接到SCSI总线时，系统提供一个112mV的维持偏压。
SE模式：进入SE终结模式，SE参考电压置2.85V，并且保持110W的终结阻抗。
HVD隔离模式：当一只高电压微分(HVD)设备接入SCSI总线，DS2119M能将其自动识别出来，同时将终结器的各相关引脚从SCSI总线上隔离出来。
当ISO端置高或在热关断状态时，终结器的各相关功能引脚将从SCSI总线上隔离出来，并且DIFFSENSE驱动器关断。
为了确保系统可靠工作，DS2119M的TPWR脚应被连接到SCSI总线的TERMPWR线上，跟所有模拟电路要求一样，TERMPWR和VDD线应该就近滤波。通常在TPWR和地之间放置一只2.2mF的电解电容和一只0.01mF的高频电容并且尽量靠近DS2119M芯片引脚。DS2119M芯片也要尽量靠近SCSI连接器，以减小电源以及信号线的行程，从而使输入电容最小，减小对SCSI总线信号的影响。
为了保证系统按要求可靠工作，在每只DS2119M的VREF脚和地之间应该放置一只4.7mF的电解电容和一只0.1mF高频瓷介电容。
图2是用3片DS2119M构建的ULtra3 LVD/SE SCSI 终结器的典型应用电路。该电路外围电路简单，元件较少，且DS2119M的外围引脚只有28脚，排版制作很方便。由于电路简单，减少了PCB电路总布线量，可以改善走线间的串扰，提高了该SCSI终结器的可靠性。在实际运用中，我们感觉到用DS2119M构建的SCSI终结器，其终结性能比较优越，可以改善一般SCSI终结器在传输距离达到8米以上误码率高的问题，且兼容性较好。从理论上讲，用该电路实现的SCSI终结器支持的最大数据传输速率可达320MB/s(虽然目前数据传输速率达320MB/s的SCSI设备还很少见)。
在器件的选择上，连接在DS2119M VREF引脚上的4.7mF电容及TPWR引脚上的2.2mF电容应选用高分子有机半导体固体电解电容器，该类电容有着较低的等效串联阻抗及漏电流，有着良好的高温负荷特性，且使用温度范围较宽，使用该类电容可以大大提高产品的可靠性。
另外连接在VREF及TPWR引脚上的高频瓷介电容请用片状电容器，这样可降低引线电感，提高滤波性能。
在进行PCB设计时请采用四层板结构型式，表面两层为信号层，中间地层和电源层，地层电源层采用大面积布线型式。信号层上的过孔应尽量小且少，这样不仅可以减小路径电感，而且可以减少高频信号层与层之间的相互影响。

结语
本文介绍的SCSI终结器有着较强的兼容性，支持总线热插拔，并且制作方便。■


图1 DS2119M功能原理图

图2 SCSI终结器的典型应用电路