《電子技術(shù)應(yīng)用》
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為便攜應(yīng)用選擇合適的低成本USB開(kāi)關(guān)
摘要: 隨著通用串行總線(xiàn)(USB)在便攜或手持應(yīng)用中日趨流行,,具有超低功耗的高質(zhì)量開(kāi)關(guān)在實(shí)現(xiàn)這種連接解決方案方面充當(dāng)著重要角色,。受消費(fèi)者的需求驅(qū)動(dòng),,設(shè)計(jì)人員需要不斷創(chuàng)新、加速設(shè)計(jì)進(jìn)程并幫助縮短制造周期,,在這種情況下,可靠的低成本的USB開(kāi)關(guān)已經(jīng)成為其中的關(guān)鍵組件,。
Abstract:
Key words :

  隨著通用串行總線(xiàn)(USB)在便攜或手持應(yīng)用中日趨流行,,具有超低功耗的高質(zhì)量開(kāi)關(guān)在實(shí)現(xiàn)這種連接解決方案方面充當(dāng)著重要角色。受消費(fèi)者的需求驅(qū)動(dòng),,設(shè)計(jì)人員需要不斷創(chuàng)新,、加速設(shè)計(jì)進(jìn)程并幫助縮短制造周期,在這種情況下,,可靠的低成本的USB開(kāi)關(guān)已經(jīng)成為其中的關(guān)鍵組件,。

  USB已經(jīng)成為PC與外備進(jìn)行通信的最通用標(biāo)準(zhǔn)。鍵盤(pán),、打印機(jī),、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)" title="網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)">網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備,、移動(dòng)電話(huà),、MP3播放器、數(shù)碼相機(jī)和游戲機(jī)等設(shè)備都可以通過(guò)USB接口與PC連接起來(lái)。USB應(yīng)用廠(chǎng)商論壇(USB-IF" title="USB-IF">USB-IF)為USB設(shè)立了標(biāo)準(zhǔn),,設(shè)備必須通過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試后才能獲得USB認(rèn)證,。這樣才能確保所有通過(guò)USB論證的軟件程序、連接器,、線(xiàn)纜,、信號(hào)驅(qū)動(dòng)器和接收器能夠相互兼容。

  USB采用雙線(xiàn)半雙工" title="半雙工">半雙工系統(tǒng)來(lái)傳輸數(shù)據(jù),。USB線(xiàn)纜還包括5V電源線(xiàn)和地線(xiàn),,使得U盤(pán)、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和鍵盤(pán)等低功耗設(shè)備需要使用電池,。USB-IF會(huì)對(duì)USB信號(hào)進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試,,以確保其符合標(biāo)準(zhǔn)。眼狀圖(eye diagram)是一項(xiàng)重要測(cè)試,,它可以在單一視圖上顯示出所有可能的比特置換" title="比特置換">比特置換覆蓋(bit permutations overlaid),。

  設(shè)計(jì)師在選擇USB開(kāi)關(guān)時(shí),必須考慮以下幾個(gè)因素:

  - 導(dǎo)通電阻" title="導(dǎo)通電阻">導(dǎo)通電阻,。導(dǎo)通電阻隨著偏置電壓" title="偏置電壓">偏置電壓,、溫度和電源的不同而變化,接收器能接收到的信號(hào)幅度也隨這些參數(shù)而改變,。導(dǎo)通電阻隨偏置電壓的變化還會(huì)引起上升沿和下降沿,,顯示出不同的電阻值,因此導(dǎo)致在眼圖上出現(xiàn)糟糕的交叉,。通常,,導(dǎo)通電阻越小,隨參數(shù)的變化也越小,。導(dǎo)通電阻保持在5歐姆以下是很重要的,。

  - 電容和帶寬。電容值應(yīng)該維持在15皮法以下,,而帶寬應(yīng)該高于400MHz,。開(kāi)關(guān)的布線(xiàn)必須精心設(shè)計(jì),以維持電容的對(duì)稱(chēng)性,。

  - 傳輸延遲,。CMOS開(kāi)關(guān)可以模擬成串聯(lián)電阻,為通過(guò)它們的數(shù)字信號(hào)增加最小的延遲,。延遲時(shí)間用皮秒來(lái)度量,,僅僅限于信號(hào)經(jīng)過(guò)裸片所需要的時(shí)間。

  - 供電電源,。對(duì)于低速或全速USB,,規(guī)定的信號(hào)幅值是3.3V,,上下浮動(dòng)10%。

  - 開(kāi)關(guān)保護(hù),。USB標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定USB設(shè)備的數(shù)據(jù)線(xiàn)在24小時(shí)周期內(nèi)必須能夠承受與5V電源線(xiàn)的短路,。實(shí)現(xiàn)該標(biāo)準(zhǔn)的最簡(jiǎn)單的方法就是采用一個(gè)電阻來(lái)限制電流。因此,,最普通的解決方案是使用一個(gè)供電電壓為5V的開(kāi)關(guān),。

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