收发器接口芯片应用管理论文

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摘要：SP3223E／3243E是SIPEX公司生产的RS-232收发器接口芯片。该器件内部含有一个高效电荷泵，可在单＋3.0V～＋5.5V电源下产生±5.5V的RS－232电平，并支持EIA／TIA－232和ITU－TV.28／V.24通信协议，因而可用于笔记本电脑等便携式设备。文章分析了SP3223E／3243E的结构原理和主要特点，给出了它的典型应用电路。

关键词：电荷泵；自动上线；驱动器；收发器

1概述

SP3223E／3243E是SIPEX公司生产的RS－232收发器，它支持EIA／TIA－232和ITU－TV．28／V．24通信协议，适用于便携式设备使用（如笔记本电脑及PDA）。SP3223E／3243E内有一个高效电荷泵，可在单＋3．0V～＋5．5V电源下产生±5．5V的RS－232电平，该技术已申请了美国专利（专利号为U．S．－－5306954）。满负载时，SP3223E／3243E器件可工作于235kbps的数据传输率。3．3V时仅需0．1μF的电容。SP3223E是一个双驱动器／双接收器芯片，SP3243E则是一个三驱动器／五接收器芯片，是笔记本电脑或PDA的理想器件。SP3243E包含一个总是处于激活状态的补充接收器，可在关断状态下监控外设（如调制解调器）。由于具有自动上线特性，因此，当其与一个相关外设之间接上RS－232电缆并处于工作状态下时，设备会自动醒来。否则，如果电流不足1mA，设备会自动关断。

SP3243E包含一个补充接收器，当电源断开时，该接收器可保护UART或串行控制器芯片。SP3223E和SP3243E是敏感电源设计的理想选择。SP3223E和SP3243E的自动上线电路减少了电源电流降到1mA以下的可能性。在大多数便携式应用场合，RS－232电缆可被断开或是将外设关闭。在上述情况下，其内部的电荷泵和驱动器也会被关闭。否则系统会自动上线工作。这样，设计人员就可在不改变主要设计的情况下节省电源损耗。

SP3223E／3243E的主要特点如下：

●在＋3．5V～＋5．5V单电源下符合EIA／TIA－232－F标准。

●可十分方便地在EIA／TIA－232标准下使用，而且在EIA／TIA－562标准下使用时，其电源可降至＋2．7V。

●在睡眠状态下，当关断电流达到1μA时，自动上线电路会被唤醒。

●有负载时的最小数据传输率为120kB／s。

●尽管电源范围波动，由于电荷泵可调，RS－232输出仍较稳定。

●带有以下ESD防护功能：

＋15kV人体模式；

＋15kVIEC1000－4－2空间放电；

＋8kVIEC1000－4－2接触放电。

2SP3223E／3243E的引脚说明

SP3223E／3243E有DIP、SSOP、SOIC、TSSOP等几种不同的封装形式，图1为DIP封装的管脚排列。

3结构原理

SP3223E和SP3243E系列器件内部由驱动器、收发器、SIPEX专有电荷泵、自动上线电路四个基本电路块组成。

3．1驱动器

驱动器实际上是一个反转电平发送器，可用于把TTL或CMOS逻辑电平转换成5．0VEIA／TIA－232电平，以使其与输入的逻辑电平正好相反。该驱动器遵从EIA－TIA－232F和所有以前版本的RS－232协议。

驱动器可工作在数据传输率为235kbps的情况下。在3kΩ负载与1000pF电容并联的满负荷情况下，其数据传输率为120kbps，并可保证PC—PC之间通信软件的协调性。驱动器的输出变化率被内部限制为最大不超过30V／ms，以符合EIA标准(EIARS－232D2．1．7第5段)。实际上，负载输出从高电平变为低电平也符合此标准。

3．2接收器

接收器可将±5．0V的EIA／TIA－232电平转换为TTL或CMOS逻辑输出电平。所有接收器的反转输出都可通过EN引脚被禁止。当自动上线电路有效或系统为关闭状态时，接收器处于激活状态。当系统关闭时，接收器始终处于激活状态。如果接收器在超过100μs的时间里没有参与任何活动或是SHUTDOWN为低电平，芯片会进入待命状态，此时电流会降到1μA以下。驱动EN上的逻辑高电平可使接收器输出端进入高阻状态。

由于经过了电缆线和系统接口的衰减，接收器输入的信号有一个典型值为300mV的滞后区域。这一特性可确保接收器免于噪声干扰。设计时，一个输入端应悬空，内置的限流电阻应接地，接收器的输出端应为高电平。

3．3电荷泵

电荷泵是SIPEX公司的专利技术(专利号U.S.5,306,954)，与过去不成熟的设计相比，它采用了独一无二的新技术，该电荷泵需要四只外接电容，它使用四相电压变换技术来获取对称5．5V电源。内部电源由可调电荷泵组成，可提供5．5V输出电压。

电荷泵使用的一只内部振荡器通常工作在离散方式下。输出电压不足5．5V时将启动电荷泵。如果输出电压超过5．5V,电荷泵将停止工作。其内部的振荡器主要用于控制四相电压的变化。

3．4自动上线电路

SP3223E／3243E器件可在关闭期间通过板上自动上线电路节约能量，可应用在笔记本电脑、掌上电脑PDA和其他便携式系统中。通过SP3223E／3243E器件内置的自动上线电路，器件可在外部发送器打开和接上电缆后自动处于工作状态。另一方面，当器件未被使用并进入待机状态，且电流降至1μA以下时，自动上线电路会使大多数内部电路处于无效状态。这项功能也可通过ONLINE引脚为逻辑低电平时激活自动上线功能来控制。一旦该功能被激活，器件将处于有效状态直至接收器输入端无任何活动。接收器输入端至少有±3V的电压可由电缆另一端的至少为±5V的发送器产生。当外部发送器为无效或电缆断开后，接收器输入将被内部5kΩ电阻下拉接地。而当超过一定时期后，内部发送器将无效，器件进入关闭或待机状态。当ONLINE为高电平时，自动上线方式无效。

4典型应用电路

图2所示是由微处理器监控电路控制的接口电路。该电路主要通过SP3243E来实现，它既可以将接收到的RS－232电平转换为TTL／CMOS电平，也可以将准备发送的TTL／CMOS电平转换为RS－232电平。需要说明的是：当SP3223E和SP3243E器件被关闭后，器件中的电荷泵也会被关闭。此时，电荷泵的输出V＋会被衰减为VCC而输出V－则衰减为GND。衰减时间可根据电荷泵使用的电容器的大小来决定。电路关闭时，退出关闭状态并拥有有效的V＋和V－所需的时间大约为20μs。

在简单的程序中，STATUS可用于表示DTR或用作环路指示器的指示信号。将ONLINE和SHUT-DOWN连在一起可避开自动在线电路。这实际上类似于一个关闭输入引脚。