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RS232接口的新发展,采用单片双极技术实现技术方案

来源:analog 发布时间:2023-07-19

摘要: 新的RS232接口芯片已经开发出来,与1488和1489等旧设备相比,它具有显著的优势。与旧设备相比,新的RS232接口ic提高了速度,功率,电压供应要求和保护。

新的RS232接口芯片已经开发出来,与1488和1489等旧设备相比,它具有显著的优势。与旧设备相比,新的RS232接口ic提高了速度,功率,电压供应要求和保护。此外,新芯片更容易使用,需要更少的外部组件,并且可以在电池供电系统中关闭到“零”电源电流状态。

新的RS232驱动程序采用单片双极技术实现。独特的输出级设计,提供大的输出摆动,最大限度地降低电源电压要求,同时保留出色的过载保护功能。输出可以在超过电源电压的情况下被驱动,而不会产生过大的电流或迫使电流返回电源。当然,限流包括防止短路条件。

最初考虑实现RS232接口的技术可能包括CMOS作为这种类型应用的可能技术。电源要求低,输出电压摆幅高,并且可以使用更高电压的CMOS技术,允许高达±15V的工作。考虑到与CMOS相关的一些问题降低了其对RS232驱动程序的吸引力。

CMOS结构中固有的二极管位于CMOS器件的漏极和源极与电源之间,如图1所示。RS232接口的一个要求是能够承受施加到输出引脚的电压。对于CMOS输出级,这是通过将300欧姆电阻与输出串联来实现的。(电阻器类似于旧驱动程序中包含的电阻器。)它可以保护接口芯片,但仍然会损坏由同一电源供电的其他设备。


图1所示 显示寄生二极管到电源的CMOS线路驱动器。

当由5V逻辑电源供电的驱动器的输出连接到RS232规范允许的外部12V或15V源时,会出现问题。外部电流流过300欧姆限制电阻,流过作为CMOS结构一部分的二极管,并进入电源。这迫使电源到12V和15V损坏连接到电源的5V逻辑。当外部RS232信号将电压输入电源时,如果逻辑电源关闭,这个问题甚至可能导致锁存。这个问题在过去通常不存在,因为RS232接口是由单独的±12V电源供电。

ESD损坏可能是导致接口芯片失效的最常见原因。双极器件相对坚固,但仍可能被ESD损坏,系统对ESD的要求可能高达20kV。没有外部保护,没有集成电路可以承受那么高的电压。

RS232规范的一个要求是能够承受±25V的输入信号。用作RS232接收器的CMOS LTC1045被设计为与输入串联的外部电阻一起工作。这些电阻允许在输入引脚处出现非常大的电压波动,并为IC提供ESD保护。使用片上电阻排除了最佳ESD保护结构的使用,因此CMOS器件在其输入处可能对ESD破坏更敏感。

双极驱动器的输出级如图2所示。相反的集电极NPN和PNP晶体管提供尽可能宽的输出波动。PNP晶体管将在正电源的200mV范围内摆动,而NPN晶体管及其相关的肖特基二极管将在负电源的900mV范围内摆动。如果输出电压高于正电源,则PNP晶体管的发射极基极结反向偏置,并且没有电流流入电源。该器件不受外部电压的影响,直到晶体管的击穿电压。如果输出被迫低于负电源,肖特基二极管反向偏置,并防止永久电流流入芯片。电容C1用于控制输出压摆率,不需要频率补偿元件,满足RS232 4V/μs ~ 30V/μs的规格。


图2 新的双极驱动器输出阶段。

通常,这些驱动器的转换速率约为8-10V/ μs。这使得它们可以成功地使用到大约64k波特率。双极驱动器的输出压摆率由内部电容很好地控制,相对独立于负载电阻或电容。双极接收器相对简单,利用具有滞后的电平检测器来设置跳闸点。名义上,跳闸点设置在1.5V左右,迟滞200mV。接收机进入一个高输出状态与一个开放的输入。接收器输出是TTL和CMOS兼容。

驱动器和接收器的最新进展是片上电源的产生。LT1080和LT1081等器件包括振荡器、容性倍压器和容性逆变器,可从5V电源产生±9V。电荷泵电源发生器只需要4个1μF电容就可以从5V逻辑电源产生RS232通信电平。图3显示了LT1080的典型连接。片上电源发生器产生超过LT1080要求的多余功率,因此另一个RS232通信设备(如LT1039)可以从相同的电源发生器供电。表1给出了用于RS232通信的所有Linear Technology驱动/接收设备的典型性能。


图3 5V供电RS232驱动/接收器。

表1 新的驱动器和接收器
设备DRVS推荐关闭供应发电机讲话
LT10304
X
低成本
LT10324
X
RS423兼容
LT10393.3.X

LT1039N163.3.

MC145406兼容
LTC1045
6X
微功率
LT108022XX
LT108122
X
LT1130
LT1131
LT1132
LT1133
LT1134
LT1135
LT1136
5
5
5
3.
4
5
4
5
4
3.
5
4
3.
5

X




X
X
X
X
X
X

X

LT1180
LT1181
2
2
2
2
X

0.1μF帽
0.1μF帽
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