RS-232收发器接口芯片SP3223E／3243E的原理及
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。
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－ｔ ｖ．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；
＋１５ｋｖ ｉｅｃ１０００－４－２ 空间放电；
＋８ｋｖ ｉｅｃ１０００－４－２ 接触放电。
２ ｓｐ３２２３ｅ／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５．０ｖ ｅｉａ／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(ｅｉａ ｒｓ－２３２ｄ ２．１．７?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。
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１ 概述
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●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。
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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。
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