RS232接口的新发展
robert dobkin
已经开发出新的rs232接口芯片，与1488和1489等旧设备相比具有显着优势。与旧器件相比，新型 rs232 接口 ic 提高了速度、功率、电压电源要求和保护功能。此外，新芯片更易于使用，需要更少的外部元件，并且可以关闭到“零”电源电流条件，以用于电池供电系统。
新的rs232驱动器采用单片双极技术实现。设计了一个独特的输出级，可提供较大的输出摆幅，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。输出可以驱动到超过电源电压，而不会吸收过多的电流或迫使电流回电源。当然，还包括电流限制以防止短路情况。
对实现rs232接口的技术的初步考虑可能包括cmos作为此类应用的可能技术。电源要求低，输出电压摆幅高，并且提供更高电压的cmos技术，允许工作电压高达±15v。考虑与cmos相关的一些问题会降低其对rs232驱动器的吸引力。
cmos结构固有的是cmos器件的漏极和源极与电源之间的二极管，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，这是通过与输出串联的300ω电阻来实现的。（电阻器类似于旧驱动器中包含的电阻器。它可以保护接口芯片，但仍允许损坏由相同电源供电的其他设备。
图1.cmos线路驱动器显示电源的寄生二极管。
当由 5v 逻辑电源供电的驱动器的输出连接到 rs12 规范允许的外部 15v 或 232v 电源时，会出现问题。外部电流流过300ω限幅电阻，流过cmos结构中的二极管，进入电源。这会迫使电源电压降至 12v 和 15v，从而损坏连接到电源的 5v 逻辑。当外部rs232信号将电压馈入电源时，如果逻辑电源关闭，则此问题甚至会导致闩锁。这个问题在过去通常不存在，因为rs232接口由单独的±12v电源供电。
esd损坏可能是接口芯片故障的最常见原因。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，任何ic都无法承受如此大的电压。
rs232规范的要求是能够承受±25v输入信号。用作 rs1045 接收器的 cmos ltc232 设计用于采用与输入串联的外部电阻器工作。这些电阻允许输入引脚上的电压摆幅非常大，并为ic提供esd保护。使用片内电阻会妨碍使用最佳的esd保护结构，因此cmos器件可能对输入端的esd破坏更敏感。
双极性驱动器的输出级如图2所示。相对的集电极npn和pnp晶体管提供尽可能宽的输出摆幅。pnp 晶体管的摆幅将摆幅在正电源的 200mv 以内，而 npn 晶体管及其相关的肖特基二极管将在负电源的约 900mv 范围内摆动。如果输出电压被迫高于正电源，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直至晶体管击穿电压的影响。如果输出被迫低于负电源，肖特基二极管反向偏置并阻止永恒电流流入芯片。电容器 c1 用于控制输出压摆率，因此无需频率补偿元件即可满足 rs232 规范 4v/μs 至 30v/μs。
图2.新型双极性驱动器输出级。
通常，这些驱动器的压摆率约为8-10v/μs。这使得它们可以成功使用到大约64k波特。双极性驱动器的输出压摆率由内部电容器很好地控制，并且相对不受负载电阻或电容的影响。双极性接收器相对简单，利用具有迟滞的液位检测器来设置跳变点。标称跳变点设定为约1.5v，迟滞为200mv。接收器在输入开路时进入高输出状态。接收器输出与ttl和cmos兼容。
驱动器和接收器的最新进展是片上电源生成。lt1080 和 lt1081 等器件包括一个振荡器、容性倍压器和容性逆变器，以从 9v 电源产生 ±5v。电荷泵电源发生器仅需 1 个 232μf 电容器即可从 5v 逻辑电源产生 rs3 通信电平。图 1080 示出了 lt1080 的典型连接。片内电源发生器产生的功率超出 lt232 的要求，因此另一个 rs1039 通信器件 （如 lt1） 可由同一电源发生器供电。表 232 给出了用于 rs 通信的所有凌力尔特驱动器/接收器设备的典型性能。
图3.5v 供电的 rs232 驱动器/接收器。
装置 drvs 记录 关闭 电源发电机 言论
lt1030 4 x 低成本
lt1032 4 x 兼容 rs423
lt1039 3 3 x
lt1039n16 3 3 兼容mc145406
ltc1045 6 x 微功耗
lt1080 2 2 x x
lt1081 2 2 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
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x
lt1180 lt1181
2
2
2 2 x
0.1μf 电容 0.1μf 电容
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新的rs232驱动器采用单片双极技术实现。设计了一个独特的输出级，可提供较大的输出摆幅，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。输出可以驱动到超过电源电压，而不会吸收过多的电流或迫使电流回电源。当然，还包括电流限制以防止短路情况。
对实现rs232接口的技术的初步考虑可能包括cmos作为此类应用的可能技术。电源要求低，输出电压摆幅高，并且提供更高电压的cmos技术，允许工作电压高达±15v。考虑与cmos相关的一些问题会降低其对rs232驱动器的吸引力。
cmos结构固有的是cmos器件的漏极和源极与电源之间的二极管，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，这是通过与输出串联的300ω电阻来实现的。（电阻器类似于旧驱动器中包含的电阻器。它可以保护接口芯片，但仍允许损坏由相同电源供电的其他设备。
图1.cmos线路驱动器显示电源的寄生二极管。
当由 5v 逻辑电源供电的驱动器的输出连接到 rs12 规范允许的外部 15v 或 232v 电源时，会出现问题。外部电流流过300ω限幅电阻，流过cmos结构中的二极管，进入电源。这会迫使电源电压降至 12v 和 15v，从而损坏连接到电源的 5v 逻辑。当外部rs232信号将电压馈入电源时，如果逻辑电源关闭，则此问题甚至会导致闩锁。这个问题在过去通常不存在，因为rs232接口由单独的±12v电源供电。
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双极性驱动器的输出级如图2所示。相对的集电极npn和pnp晶体管提供尽可能宽的输出摆幅。pnp 晶体管的摆幅将摆幅在正电源的 200mv 以内，而 npn 晶体管及其相关的肖特基二极管将在负电源的约 900mv 范围内摆动。如果输出电压被迫高于正电源，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直至晶体管击穿电压的影响。如果输出被迫低于负电源，肖特基二极管反向偏置并阻止永恒电流流入芯片。电容器 c1 用于控制输出压摆率，因此无需频率补偿元件即可满足 rs232 规范 4v/μs 至 30v/μs。
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0.1μf 电容 0.1μf 电容
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