3 - 5.5V 多通道 RS - 232 收發(fā)器 SN65C3238E/SN75C3238E 深度解析

在電子設備的通信領域，RS - 232 標準一直扮演著重要角色。德州儀器（TI）推出的 SN65C3238E 和 SN75C3238E 多通道 RS - 232 線路驅動器/接收器，憑借其出色的性能和特性，在眾多應用場景中脫穎而出。下面，我們就來深入了解一下這兩款器件。

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1. 產(chǎn)品特性亮點

1.1 ESD 保護

RS - 232 總線引腳采用人體模型（HBM），ESD 保護超過 ±15 kV，IEC 61000 - 4 - 2 接觸放電達到 ±8 kV，氣隙放電達到 ±15 kV。這一特性使得器件在復雜的電磁環(huán)境中能有效抵御靜電干擾，大大提高了設備的穩(wěn)定性和可靠性。

1.2 寬電壓范圍

可在 3V 至 5.5V 的 $V_{CC}$ 電源下工作，這為不同電源系統(tǒng)的設計提供了極大的靈活性。無論是采用 3.3V 還是 5V 電源的設備，都能方便地集成該器件。

1.3 高速數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)信號傳輸速率最高可達 1000 kbit/s，能夠滿足大多數(shù)高速數(shù)據(jù)通信的需求，適用于對數(shù)據(jù)傳輸速度要求較高的應用場景。

1.4 多通道設計

具備五個驅動器和三個接收器，可同時處理多個數(shù)據(jù)通道的傳輸，提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力和通信效率。

1.5 自動掉電功能

Auto - Powerdown Plus 功能提供了靈活的電源管理模式。當串行端口和驅動器輸入無活動時，若約 30 秒內未檢測到有效信號轉換，內置電荷泵和驅動器將自動斷電，使電源電流降至典型值 1μA。這一特性在電池供電系統(tǒng)中尤為重要，能顯著延長設備的續(xù)航時間。

1.6 邏輯兼容性

可接受 3.3V 電源下的 5V 邏輯輸入，方便與不同邏輯電平的電路進行接口，降低了系統(tǒng)設計的復雜度。

2. 應用場景廣泛

該器件適用于多種電池供電系統(tǒng)和手持設備，如 PDA、筆記本電腦、掌上電腦、調制解調器、打印機等。其出色的性能和低功耗特性，使得這些設備在保證通信質量的同時，能夠延長電池使用時間，提升用戶體驗。

3. 詳細功能描述

3.1 內部結構

SN65C3238E 和 SN75C3238E 由五個線路驅動器、三個線路接收器和一個雙電荷泵電路組成。電荷泵和四個小的外部電容器允許器件在單一 3V 至 5.5V 電源下工作。同時，驅動器輸出（DOUT）和接收器輸入（RIN）端子具有 ±15 - kV ESD（HBM）保護，有效防止靜電對器件的損壞。

3.2 自動掉電模式控制

自動掉電功能的控制通過 FORCEON 和 FORCEOFF 引腳實現(xiàn)。當 FORCEON 為低電平且 FORCEOFF 為高電平時，自動掉電功能啟用。若 FORCEON 和 FORCEOFF 都為高電平，則該功能禁用。在自動掉電功能啟用時，當任何接收器或驅動器輸入檢測到有效信號，器件將自動激活。

3.3 接收器輸入狀態(tài)判斷

INVALID 引腳用于判斷接收器輸入的有效性。當任何接收器輸入電壓大于 2.7V 或小于 - 2.7V，或者在 - 0.3V 至 0.3V 之間的時間小于 30μs 時，INVALID 為高電平（有效數(shù)據(jù)）；當所有接收器輸入電壓在 - 0.3V 至 0.3V 之間的時間超過 30μs 時，INVALID 為低電平（無效數(shù)據(jù)）。

4. 電氣特性分析

4.1 絕對最大額定值

了解器件的絕對最大額定值對于保證其正常工作和可靠性至關重要。例如，$V_{CC}$ 電源電壓范圍為 - 0.3V 至 6V，工作虛擬結溫最高為 150°C，存儲溫度范圍為 - 65°C 至 150°C。超出這些額定值可能會導致器件永久性損壞，因此在設計時必須嚴格遵守。

4.2 推薦工作條件

推薦工作條件給出了器件在正常工作時的最佳參數(shù)范圍。如 $V_{CC}$ 電源電壓，當選擇 3.3V 時，推薦范圍為 3V 至 3.6V；當選擇 5V 時，推薦范圍為 4.5V 至 5.5V。在這些條件下工作，器件能夠發(fā)揮出最佳性能。

4.3 驅動器和接收器特性

驅動器的高電平輸出電壓（$V{OH}$）典型值為 5V 至 5.4V，低電平輸出電壓（$V{OL}$）典型值為 - 5V 至 - 5.4V。接收器的正輸入閾值電壓（$V{IT +}$）和負輸入閾值電壓（$V{IT -}$）會根據(jù) $V_{CC}$ 電源電壓的不同而有所變化。這些特性決定了器件在數(shù)據(jù)傳輸過程中的信號質量和抗干擾能力。

5. 應用設計要點

5.1 電容選擇

根據(jù) $V{CC}$ 電源電壓的不同，需要選擇合適的電容值。例如，當 $V{CC}$ 為 3.3V ± 0.15V 時，C1、C2、C3 和 C4 均選擇 0.1μF 的電容；當 $V_{CC}$ 為 5V ± 0.5V 時，C1 選擇 0.047μF，C2、C3 和 C4 選擇 0.33μF。合適的電容選擇對于電荷泵的正常工作和電源穩(wěn)定性至關重要。

5.2 電路板布局

在電路板布局時，應注意盡量減少信號干擾和噪聲。例如，將驅動器和接收器的信號線路分開布線，避免相互干擾；合理安排電源和地的布線，確保電源的穩(wěn)定性。同時，參考示例電路板布局和模板設計，能夠提高設計的成功率。

6. 總結

SN65C3238E 和 SN75C3238E 以其出色的 ESD 保護、寬電壓范圍、高速數(shù)據(jù)傳輸、多通道設計和靈活的電源管理等特性，成為 RS - 232 通信應用中的理想選擇。在實際設計中，電子工程師需要根據(jù)具體的應用需求，合理選擇器件的工作條件和外部元件，注意電路板布局和布線，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。你在使用類似 RS - 232 收發(fā)器時，遇到過哪些問題呢？又是如何解決的呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。