电池供电的计算机和仪器经常受到严重的电应力，这对串行通信接口提出了一些严格的要求。与往常一样，使用电池操作要求最小的功耗。收发器还必须承受重复性静电放电(ESD)脉冲，因为电缆连接经常与人体和其他带电物体接触。

Linear Technology的LT1237可满足上述要求。LT1237是一个完整的RS232端口，具有三个驱动器，五个接收器和一个调节电荷泵。电源电流通常为6mA，但设备可以通过两个单独的逻辑控制关闭。驱动器禁用引脚关闭电荷泵和驱动器-使所有接收器活动，I(SUPPLY) = 4mA。ON/OFF引脚关闭除一个微功率接收器外的所有电路，I(SUPPLY) = 60μA。主动接收器用于检测启动信号。LT1237工作高达120k波特，完全符合所有RS232规范。RS232电缆连接处采用内部ESD结构保护，可承受±10kV人体模型重复性ESD脉冲。

图1显示了一个典型的应用电路。LT1237通过引脚的流动及其使用小型表面贴装电容器的能力，有助于减少接口的整体占地面积。

接口与3V逻辑

手持电脑正迅速转向3V逻辑以节省电力。然而，在系统的其他地方，更高电压的总线仍然用于显示驱动和其他功能。LT1330在功能上等同于LT1237，但工作电压为5V，使用单独的逻辑电源，直接与3V逻辑接口。(图2)

ESD防护技术

尽管LT1237和LT1330上的I/O引脚受到保护，但在设计这些电路时，对静电放电及其原因和补救措施的基本了解是有帮助的。

人体摩擦充电产生的静电放电(ESD)往往是便携式计算机最棘手的问题。(1)放电过程中传递的能量通常以快速上升的高压脉冲的形式出现，并伴有缓慢的指数尾。ESD脉冲可以用图3所示的开关电路建模。ESD提供的频率分量很好地进入GHz范围。在这样的频率下，附近的电缆和PC板走线看起来就像接收ESD噪声的天线。

静电放电造成的电路损坏有三种原因:(1)大电流加热，破坏结或金属化。(2)强电磁场，击穿结或薄的氧化物。(3) R噪声，它使电路进入无效或锁定状态。

任何消除电荷发生器、规避电荷转移或增强电路吸收能量的能力的动作，都会增加电路对ESD的容错。消除无处不在的电荷发生器和破坏电荷转移是一项艰巨的任务，因为它们需要严格控制电路的运行环境。一种更实用的方法是通过屏蔽电路的外壳和在不使用时覆盖RS232端口的连接器来限制ESD入口点。

另一种实用的补救方法是通过使用速效雪崩二极管或专用瞬态抑制器将RS232线箝位到地来增加收发器吸收能量的能力(图4)。离散抑制器广泛使用并且非常有效。设计人员通常不愿意使用离散抑制器，因为它们很昂贵。每个引脚的成本高达0.40美元，有时甚至超过了收发器的成本。

LT1237和LT1330包含用于在芯片上转移ESD能量的夹钳。这些有源结构在高于RS232信号的阈值电压下快速响应正或负信号，但低于设备的破坏性水平。大电流的路径是通过大pn结，这增加了吸收能量的能力。

当放电发生时，当收发器关闭或断电时，产生的电流是微不足道的。当操作时，产生的电流可能使内部电路偏斜并锁住电路。观察表明，这些非破坏性误差高度依赖于收发器的逻辑状态。循环电源清除电路。

当需要非常高水平的ESD保护时，可以使用外部LC滤波器(图5)将ESD能量降低到可以在收发器内安全消散的范围内。

PC板布局

如果返回路径的阻抗大到足以产生相当大的电压降，那么通过ESD钳位分流的能量仍然会引起问题。这种电压降可能会损坏共用回线路的未保护元件。因此，在PC板中包括一个低电感接地平面对于良好的ESD保护至关重要。对于LT1237和LT1330，通过V -到地的交流路径也必须是低阻抗的。在主存储电容并联上增加几百皮量级的低ESR电容，可提供良好的交流接地。

当使用离散的瞬态抑制器或滤波器时，将元件尽可能靠近到返回平面的短路径连接器。使电路板走线之间的间距尽可能宽。当走线间距较窄时，ESD脉冲可以很容易地从一条走线弧到另一条走线。与ESD上升时间相比，电弧发生得很慢，因此仅靠空气火花间隙不能保护电路免受ESD的伤害。当与附加抑制装置一起使用时，专用火花间隙可以有效地限制ESD能量。

禁止使电缆屏蔽层与当地地面发生浮力。设计人员可能倾向于这样做，以避免由于地电位的差异而产生循环电流。相反，交流电耦合接地，因此它们在ESD频率下被短路。

结论

这里描述的技术不能完全消除ESD问题，但了解ESD的性质和使用仔细的电路设计，将有助于防止其入侵。