Экономичность и надежность - идеальный приемопередатчик RS-232

Несмотря на широкое развитие новых цифровых интерфейсов, все еще остается популярным стандарт RS-232. Однако современный уровень электронных устройств выдвигает и совершенно новые требования ко всем электронным компонентам, включая и интерфейсные приемопередатчики. Микросхемы MAX3224E и MAX3225E имеют, кроме всего прочего, вариант поставки в миниатюрном корпусе TQFN размером всего 5 x 5 мм. Основные преимущества:

• Работа от напряжения менее +5 В

Большое количество электроники в настоящее время имеют напряжение питания 3 В, а для интерфейса RS-232, как известно, требуется минимум +5 В для передачи «нуля» и минимум -5 В для передачи «единицы». В новых микросхемах применяются специально разработанные регулируемые удвоитель и инвертор напряжения, которые обеспечивают на выходе ±5,4 В. Экономичность преобразователей повышена за счет пропуска импульсов в момент, когда выходное напряжение достигло нормы. Дополнительное повышение экономичности достигается меньшими потерями при перезарядке емкости соединительного кабеля, поскольку выходное стабилизированное напряжение меньше, чем нестабилизированное ±10 В (без нагрузки) у микросхем предыдущего поколения. Испытания показали более стабильную работу микросхем с регулируемыми преобразователями по сравнению с нерегулируемыми, особенно на больших скоростях и/или длинных линиях. Для уменьшения потерь при передаче были специально разработаны передающие ключи с падением напряжения не более 200 мВ. Таким образом гарантирутся выходное напряжение не менее ±5 В при напряжении питания от 3 В до 5,5 В во всем рабочем диапазоне температур. Минимальная скорость передачи данных микросхемы MAX3225E составляет 1 Мбод.

• AutoShutdown PLUS

Современная электроника переживает настоящий бум портативных устройств с батарейным питанием. В этих условиях проблема повышения экономичности электронных схем стоит особенно остро. Интерфейс RS-232 редко работает непрерывно. Многие микросхемы (не только приемопередатчики) оснащены управляющим выводом Shutdown, который позволяет минимизировать энергопотребление в промежутках времени, когда какая-либо функция не задействована. Но этот сигнал должен быть управляемым, поэтому перед разработчиками была поставлена задача по созданию приемопередатчика, который автоматически включается, только когда нужно передавать и/или принимать информацию. Функция AutoShutdown PLUS следит за перепадами напряжения на входах приемников и передатчиков (см. рис. 1).

Рис. 1. Логическая схема функции AutoShutdown PLUS

Через 30 секунд после исчезновения последнего перепада микросхема автоматически переходит в режим PowerDown с током потребления 1 мкА. Управляющие сигналы ForseON и ForseOFF позволяют управлять режимом PowerDown извне (с более высоким приоритетом).

• Защита от статического электричества

Все выводы микросхем защищены от статического электричества. Интерфейсные выводы оснащены усиленной защитой и имеют следующие значения испытательных напряжений для разных методик испытания:

±15 кВ - Human Body Model 

±8 кВ - Contact-Discharge Method specified in IEC1000-4-2

±15 кВ - IEC1000-4-2's Air-Gap Method

Еще меньшее напряжение, еще большая защита

Рабочий диапазон питающих напряжений микросхемы приемопередатчика RS-232 MAX3218 составляет от +1,8 В до 4,25 В, что позволяет работать от двух щелочных элементов или никель-кадмиевых (никель-металгидридных) аккумуляторов. Для обеспечения такого низкого предела рабочего напряжения микросхему пришлось оснастить дроссельным преобразователем напряжения.

В некоторых случаях микросхема приемопередатчика встраивается в соединительный кабель. В этом случае под воздействием статического разряда могут оказаться не только интерфейсные выводы, но и логические. Микросхемы MAX3237E, MAX3380E и MAX3381E имеют усиленную защиту от статического электричества как интерфейсных, так и логических выводов.

Микросхема интерфейса RS-485 с автоматическим формированием сигнала (Driver Enable)

Фирма Maxim продолжает совершенствовать микросхемы для формирования сигналов интерфейса RS-485. Недавно была выпущена очередная новинка - приемопередатчики интерфейса RS-485 MAX13487E и MAX13488E. Микросхемы позволяют подключать к сети до 128 трансиверов и обеспечивают скорость передачи данных 500 кбод и 16 Мбод соответственно.

Революционным новшеством является встроенная схема автоматического формирования сигнала Driver Enable. Таким образом, для передачи информации требуются всего две сигнальных линии (вместо традиционных трех). Это экономит одну оптопару при построении гальванически развязанного интерфейса RS-485 (см. рис. 2). Кроме этого, естественно, экономится и вывод микроконтроллера.

Рис. 2. Типовая схема включения микросхем MAX13487E, MAX13488E.

• Горячее включение

Микросхемы позволяют подключать модуль RS-485 к работающей сети без нарушения текущей передачи данных. Это обеспечивает специальная встроенная схемотехника, гарантирующая неактивность передатчика на все время до момента, когда микроконтроллер закончит инициализацию и начнет контроль над интерфейсом.

• Защита от статического электричества

Ставшая уже традиционной защита от статического электричества обеспечивает защиту микросхемы при любых рабочих условиях, в том числе и при отсутствии питания. Интерфейсные выводы имеют следующие значения испытательных напряжений для разных методик испытания:

±15 кВ - IEC1000-4-2's Air-Gap Method

Приемопередатчики RS-485/RS-422 для скоростной передачи данных на большие расстояния

Для увеличения рабочего расстояния передачи данных микросхемы приемопередатчиков MAX3291 и MAX3292 оснащены специальным формирователем сигнала (предысказителем), который уменьшает междусимвольные искажения при скоростной (>1 Мбод) передаче через длинные соединительные кабели. Эффективность схемы обеспечивает увеличение допустимой длины кабеля в два раза по сравнению с обычной схемой при одинаковой скорости передачи или увеличение в два раза допустимой скорости передачи при одинаковой длине кабеля. Микросхема MAX3291 оптимизирована под скорость передачи от 5 Мбод до 10 Мбод. Микросхема MAX3292 позволяет настроить предыскажения для скорости от 1 Мбод до 10 Мбод с помощью внешнего резистора.

Однокристальные приемопередатчики интерфейсов RS-232/RS-485/RS-422

Для приложений, требующих нескольких интерфейсов (например, RS-232 и RS-485/RS-422), хорошо подходят однокристальные приемопередатчики MAX3160E, MAX3161E и MAX3162E. Микросхемы обеспечивают два входа и два выхода интерфейса RS-232 со скоростью работы до 1 Мбода и/или интерфейс RS-485 со скоростью работы до 10 Мбод.

Выбор интерфейса микросхем MAX3160E, MAX3161E осуществляется специальным управляющим сигналом RS-232/RS-485. Сигнал HDPLX переключает режим работы интерфейса RS-485 - дуплексный или полудуплексный. Микросхема MAX3162E обеспечивает одновременную работу интерфейсов RS-232 и RS-485.

Микросхемы могут работать при напряжении питания от +3 В до +5,5 В и имеют режим Shutdown с током потребления 10 нА. Интерфейсные выводы имеют усиленную защиту от статического электричества до ±15 кВ (Human Body Model). Микросхема MAX3160E обеспечивает до 128 устройств в сети RS-485, а MAX3161E и MAX3162E - до 256.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Приведенные в статье решения - это далеко не предел совершенствования микросхем приемопередатчиков интерфейсов RS-232 и RS-485/RS-422. Новые микросхемы постоянно разрабатываются, поэтому следите за анонсами на сайте: www.maxim-ic.com/products/interface.