通用串行總線(xiàn)（USB）已經(jīng)成為外圍設(shè)備與個(gè)人計(jì)算機(jī)連接的標(biāo)準(zhǔn)方式。如果一個(gè)與 PC 連接的設(shè)備需要電氣隔離，USB 將是一個(gè)很自然的選擇接口。USB 的兩個(gè)著名的隔離應(yīng)用是基于 PC 平臺(tái)的醫(yī)療設(shè)備和具有很大地電位差的工業(yè)應(yīng)用。

　　USB 基礎(chǔ)信號(hào)

　　USB 具有以下三種工作速率：

　　低速，1.5Mbps

　　全速，12Mbps

　　高速，480Mbps

　　本文討論全速（12Mbps） USB 連接的光隔離，12Mbps 的速度可滿(mǎn)足一般數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸捯螅O(shè)計(jì)中使用廉價(jià)光耦，支持足夠的數(shù)據(jù)傳輸速率。 USB 連接器包含四條線(xiàn)：2 條用于電源供電（VBUS 和 GND），2 條用于 USB 數(shù)據(jù)傳輸（D+和 D-）。VBUS 提供 5V 電源，電流可達(dá) 500mA。D+和 D- 為雙向信號(hào)線(xiàn)，信號(hào)傳輸速率為 12Mbps （每位 83ns）。D+和 D- 信號(hào)電平為 3.3V。

　　USB 外設(shè)結(jié)構(gòu)框圖如圖 1 所示。從右至左來(lái)看該圖，USB 收發(fā)器連接至 D+和 D-，發(fā)送或接收數(shù)據(jù)都由 OE （輸出使能）控制。中間單元是 USB 串行接口引擎（SIE），其作用是將總線(xiàn)信號(hào)（由收發(fā)器發(fā)送和接收）轉(zhuǎn)換成字節(jié)數(shù)據(jù)或 USB 信號(hào)，以供 USB 外設(shè)使用。最左邊的單元是應(yīng)用電路，可能是微處理器、專(zhuān)用集成電路或數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）。

　　使用外置收發(fā)器的 USB 外設(shè)其收發(fā)器接口暴露在外部，對(duì)于這些單向信號(hào)可以考慮使用光耦隔離。盡管如此，這個(gè)位置和位置 1 有著相同問(wèn)題：數(shù)據(jù)速率過(guò)高，而且有多路 12MHz 速率的信號(hào)需要隔離。VPO、VMO、RCV、VPI 和 VMI 信號(hào)都運(yùn)行在 12MHz 速率，必須嚴(yán)格保持這些信號(hào)傳輸延遲、偏差的一致性。此外，現(xiàn)代 USB 設(shè)計(jì)中將 SIE 和收發(fā)器集成在同一芯片，也很難獲得這個(gè)接口。

　　這是最有希望實(shí)現(xiàn)隔離的位置，這個(gè)接口工作速率低于 USB 數(shù)據(jù)速率和線(xiàn)速率，且該接口可以完全由單向信號(hào)構(gòu)成。事實(shí)上，一個(gè)理想的接口應(yīng)該只使用少量單向信號(hào)，且這些信號(hào)的數(shù)據(jù)速率遠(yuǎn)低于 USB 的 12MHz 信號(hào)速率。符合這些要求的理想接口是 SPI （串行外圍設(shè)備接口），該接口由 Motorola 定義，現(xiàn)已用于許多半導(dǎo)體器件。由于其簡(jiǎn)單、高效，SPI 成為非常流行的接口。