便攜式設(shè)計(jì)中I/O端口共享的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)
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短路承受能力
USB 收發(fā)器必需能夠承受得起 D+ 和/或 D- 到 VBUS、GND以及其它數(shù)據(jù)線，或連接器插頭處電纜屏蔽外殼的至少 24 小時(shí)的持續(xù)短路，并且不會(huì)降低性能。建議收發(fā)器的設(shè)計(jì)應(yīng)能承受此種不確定短路故障。在短路的情況下，當(dāng)發(fā)送和接收時(shí)間各占一半 (所有支持的速度) 時(shí)，器件必須不受損害。發(fā)送期間有一個(gè)對(duì)稱信號(hào)，在高低電平之間切換。在VBUS處于最大值(5.25V)時(shí)系統(tǒng)的短路承受能力必須得到保證。建議把這些 AC 和短路電路要求作為器件長期可靠性的鑒定標(biāo)準(zhǔn)。即 USB2.0 規(guī)范。
還有一個(gè)需要考慮的重要因素是ESD (靜電放電) 保護(hù)。由于I/O端口極易遭受ESD，故強(qiáng)烈建議提供額外的ESD保護(hù)。如果USB信號(hào)通道是高速 (480M bps)的，則寄生電容最好小于1pF以使將總線負(fù)載減至最小，否則會(huì)反過來影響眼圖測(cè)試結(jié)果。在音頻/USB共享應(yīng)用中，還存在負(fù)擺動(dòng)信號(hào)的挑戰(zhàn)。要避免這一點(diǎn)的方法之一是把電容置于耳機(jī)線纜中。不過，要獲得更好的音頻低頻帶響應(yīng)，電容應(yīng)該盡可能地大，這樣一來，卻增大了尺寸和成本。解決該問題的另一種方法是在設(shè)計(jì)中選用負(fù)擺動(dòng)音頻放大器 (音頻輸出信號(hào)直接基于GND上下擺動(dòng))。
飛兆半導(dǎo)體的創(chuàng)新多媒體開關(guān)FSA201 和 FSA221便解決了上述各種問題 (FSA201 用于全速USB，F(xiàn)SA221用于高速USB)。
align=center>圖6
FS USB source FS USB源
AUDIO CODEC 音頻編解碼器
Device ID recognition 設(shè)備ID識(shí)別
MINI USB CONNECTOR 微型USB連接器
利用FSA201 和 FSA221，內(nèi)部邏輯控制能夠在VAUDIO 和 VBUS之間自動(dòng)切換電源，并滿足USB短路承受能力要求。當(dāng)VAUDIO=0時(shí)，這些開關(guān)可自動(dòng)使所有端口處于高阻抗?fàn)顟B(tài)。此外，R/L通道可以極高的隔離度接收低至VAUDIO-7.0V (若Vaudio=3.3V，則可接收3.3V~-3.7V 的信號(hào)) 的負(fù)擺動(dòng)信號(hào)。它具有低ICCT特性，允許VAUDIO上有更高的電源電壓，可實(shí)現(xiàn)泄漏小于10uA的正常I/O電壓級(jí)控制信號(hào)輸入。這些開關(guān)內(nèi)集成了8KV ESD保護(hù)功能 (HBM模式)，非常適合于I/O共享應(yīng)用。所有這些特性都大大簡化了系統(tǒng)的I/O設(shè)計(jì)，同時(shí)保護(hù)了端口免受各種損害。
總結(jié)
隨著市場(chǎng)的趨勢(shì)是把越來越多的多媒體功能集成在外形日趨纖薄小型的便攜式設(shè)備中，模擬開關(guān)在混合信號(hào)轉(zhuǎn)換、系統(tǒng)保護(hù)和智能檢測(cè)中承擔(dān)著不同于以往的新角色。這些開關(guān)不僅僅是把便攜式應(yīng)用中的不同模塊連接在一起的重要橋梁，還擁有信號(hào)共享、隔離和保護(hù)的功能。新一代的模擬開關(guān)，如FSA201和FSA221，為設(shè)計(jì)人員提供了極大的優(yōu)勢(shì)。通過這些整合了高性能、穩(wěn)健ESD保護(hù)和超緊湊封裝的開關(guān)，設(shè)計(jì)人員能夠簡化設(shè)計(jì)、減少元件數(shù)目、降低成本，以及把產(chǎn)品更快地推向市場(chǎng)。如此一來，設(shè)計(jì)人員得以把更多的時(shí)間花在設(shè)計(jì)上，而不必再為選擇不同芯片組和更新處理器以應(yīng)付端口共享所帶來的棘手設(shè)計(jì)難題所煩擾。
評(píng)論