随着对移动通信需求的增加，使用数据电缆连接移动电话和其他移动设备将变得更加普遍。新的、更快数据速率的手机标准，如GPRS、WCDMA和UMTS，将需要数据线来实现下一代智能手机固有的更高水平的功能和互联网连接，而这些数据线给手机配件的设计者带来了不同寻常的问题。

有些电缆只携带TTL信号，但当今数据电缆最常见的接口标准是RS-232。同时出现的是对usb级转换器的需求。本文主要讨论RS-232标准，但所讨论的许多设计问题都可以应用于TTL和USB电缆。

对于移动电话和其他低成本消费设备来说，在只有5%到10%的用户需要这种功能的情况下，为每个人的基本设备增加几美元左右的数据功能在经济上是没有意义的。因此，业务的第一个顺序是决定哪种类型的级别转换器满足给定的系统需求，也就是说，必须支持哪种类型的通信。

全调制解调器规格

在许多应用中，电话对个人电脑来说应该是一个调制解调器，因为那时才真正可以使用用于电子邮件或上网的商业软件。实现一个完整的调制解调器DCE接口需要五个驱动程序和三个接收器。MAX3248E RS-232收发器实现了这一要求，其他制造商的类似组件也是如此。

数据电缆的简化示意图(图1)显示两个连接器都可以暴露在ESD冲击下，因此它需要额外的ESD保护组件，包括逻辑端和RS-232端。为了适应手机专用集成电路的低电压，它可能还需要包括电平转换功能。但是，一个完整的调制解调器接口可能是过多的。它需要在手机底部安装10个插脚，这使得它成为一个昂贵的选择。

图1所示。在这条pc到电话的电缆中，一个IC和它的相关组件形成一个块(数据块)。

作为一种更便宜的替代方案，您可以实现一个硬件握手链路，它只对手机数据线中的RX、TX、CTS和RTS信号进行电平转换。这种方法需要你(或别人)为PC端编写驱动软件:要么是用于更新地址簿的专用电话同步软件，要么是将所有8个标准RS-232信号转换为2/2格式的软件桥接。对于定制电缆，这种方法是可以接受的，而且便宜得多。对于特定应用所需的其他发射器和接收器组合，Maxim提供了广泛的RS-232设备选择。

VCC注意事项

大多数数据块电缆(之所以这么叫，是因为集成电路和其他组件的存在在电缆中产生了可见的块)从便携式设备中获取电力。一些旧的便携式电器使用四个镍氢电池或镍镉电池，但今天最常见的电池技术是单节锂离子电池。电池充满电时测量约4.2V，完全放电时测量约2.4V。

如果手机的连接器暴露在外，放在口袋里，一枚松散的硬币可能会导致电池短路。为了防止这种事故，手机用限流线性调节器或多晶硅开关来限制电池电流。(一种可复位保险丝，在大电流下断开，当电流恢复正常时重新闭合)。电池电压可以在2.4V到4.2V范围内的任何地方。

RS-232规范要求RS-232变送器能够在3k欧姆负载上保持±5.0V。然而，大多数变送器在电源电压不低于3.0V的情况下保证此输出电平。一种内部电荷泵倍频器，其高输出电阻需要“降压”来驱动变送器输出。因此，对于小于3V的输入，芯片无法在3k欧姆上保持±5.0V。

另一方面，RS-232接收机阈值只有2.4V高和0.6V低。指定了2.6V的差异(5.0V电源减去2.4V接收器阈值)，因为RS-232最初是作为能够驱动100英尺或更多电缆的长距离标准，而数据电缆应用很少传输超过5或6英尺。因此，问题是数据块是否应该兼容RS-232(满足规范的每个字母)或RS-232兼容(仅在数据电缆环境中工作)。

RS-232兼容还是兼容?

为了满足±5.0V发射电压的RS-232规范，MAX3227E、MAX3238E和MAX3386E等收发器只能在3.0V到5.5V之间的电源电压下工作。然而，电荷泵在比这低得多的电压下工作，通常启动电压低至2.0V。这种情况会略微降低发射器电压，但在满足2.4V接收器阈值的线路上放置±4V。为了说明这一点,图2显示了MAX3232在9600波特信号驱动到输入电阻介于3k欧姆和7k欧姆之间的接收器时的输出电平。电源通过1米的“5类”电缆提供。

图2。具有2V输入(顶部走线)，此MAX3232输出(底部走线)驱动几乎±4V到RS-232接收器输入。

如果电源电压小于+3.0V时需要真正的RS-232电平，那么基于升压架构的RS-232收发器(如MAX3212或MAX3218)提供了最经济的解决方案。如图所示图3，这些收发器工作与一个外部二极管，电容器，和一个小而便宜的表面贴装芯片电感。该系列器件产生符合rs -232标准的电平，输入电压低至1.8V。

图3。这款RS-232收发器的内部升压控制器确保了真正的RS-232电平，即使电源电压低于3.0V。

增加电流消耗

当RS-232收发器的输入电压降低时，收发器试图在接收器负载上保持±5V输出，导致电池的电流增加。如果在数据电缆应用中不提供局部去耦，那么流经电缆分布电感和电阻的电流会导致V(CC)的局部振铃。范围图(图4)显示了通过该电缆为MAX3232供电而没有适当去耦所产生的电流波形。其结果是相当数量的振铃，电流峰值高达80mA。本例中，标尺为20mA/Div，线缆远端V(In) = 3.0V，未去耦部分启动失败。

图4。收发器的功率流经电缆电感导致振铃，除非你提供足够的去耦。

振铃会产生有害的排放物。为了尽量减少这种影响，提供良好的局部解耦和数据块的短电缆长度。因为地面必须提供信号，你应该考虑屏蔽电缆。图5如图所示，通过在数据块中的V(CC)和地之间并联添加4.7µF和0.1µF电容器所取得的改进。

图5。去耦电容抑制了图4中的振铃。

逻辑的兼容性

手机核心电源电压的降低(降至2.5V，可能降至1.8V)会导致手机和数据块之间的逻辑兼容性问题。(当针对3V逻辑进行优化时，典型的RS-232收发器的V(IH)电平为2.0V。)这个问题通常通过电话或数据块中的离散逻辑级翻译器来解决。作为一种更简单的替代方案，您可以使用MAX3386E或MAX3238E收发器。当外部电压施加到MAX3386E VL引脚时，其内部阈值水平假定该电压的1/3和2/3 (V(IL)和V(IH))。MAX3238E提供各种跳闸阈值，兼容2.5V逻辑和未来的1.8V逻辑。

节省电力

电池寿命是这些电池供电系统的主要关注点。除了标称的1mA静态电流外，RS-232收发器还为每个发射器消耗功率。静态绘制通常是5.5V到5k欧姆负载，或1.1mA。当反射回输入电源时，该电流大约翻倍(假设V(IN) >3V和一个完美的充电泵)。更糟糕的是，在传输任何数据之前，一个完整的调制解调器接口可以吸收超过12mA的标称电流。

当没有数据传输时，应关闭收发器，以节省电池电量。一种技术是为此目的从电话上运行额外的线路，但在电话连接器上额外的引脚会增加费用。另一种选择是AutoShutdown Plus?收发器。

AutoShutdown Plus监控发射器输入和接收器输入的有效边缘活动。如果IC在30秒内没有检测到任何输入的状态变化，它会关闭内部电荷泵和驱动器，将电源电流降低到仅1µA。然后，TTL侧或RS-232侧的任何转换都会导致设备上电并返回正常工作模式。

防静电保护

数据块的TTL或RS-232侧都可以用静电放电(ESD)击穿数据电缆。要在EEC内销售，数据电缆必须承受三个测试中定义的额定ESD水平。设备输入和输出需要额外的保护，以满足以下严格的要求:

ESD保护可以在外部添加，使用TranZorbs ，火花间隙或电阻，电容器和电感器的组合。这些方法可能代价高昂，因为所有输入和输出都必须受到保护(完整的调制解调器接口需要16行)。许多制造商现在在RS-232端提供内部ESD保护(见下面的列表)，这有助于减少空间和成本。较新的器件，如MAX3238E，在TTL端也包括ESD保护。

RS-232线路驱动器/接收器:

板载防静电结构的工作原理是将防静电冲击短时间接地，在防静电冲击后，设备应恢复正常工作。在ESD事件发生后，一些设备需要循环打开/关闭/打开电源电压以移除锁存器并恢复正常工作(Maxim设备不需要这种电源循环)。由于故障电流是接地的，所以接地连接应保持短，以减少接地反弹的影响。而且，由于地回线在块的逻辑侧，因此尽可能缩短电缆长度是有意义的。数据块内良好的局部解耦在ESD冲击期间充当本地电源。

热同步

手持pda为数据线带来了一项新功能:使用托架(例如Palm的 Hotsync )将设备同步到PC的能力。为了告诉PC软件设备何时连接，设备通过RS-232连接器的环指示信号产生中断。这种方法比连续轮询RS-232端口的软件密集程度低，但它需要额外的发送器输出。

这篇文章的类似版本出现在2000年12月的便携式设计。