多协议收发器

2006-05-07 15:50:11来源: 国外电子元器件

随着网络通信技术的日益完善,人们对网络设备之间数据交换量的需求刷增。而把数据信息从一台设备传送到另一台设备时交没有统一的标准,不同设备依据其不同的数据传输距离、数据传输速率以及系统成本要求可以选择不同的数据接口标准。因此,在设备互连时常常会因为设备接口互不兼容而大大增加线路的连接成本。Maxim公司推出的多协议收发器就是利用廉价的连接器(如DB-25)等来实现多种协议网络设备互连兼容的一种新型器件,这一器件的推出为系统之间的互连兼容性设计提供了一种有效的解决方案。

1 接口电路

典型的多协议DCE/DTE端口如图1所示。图中,由MAX3170和MAX3171或MAX3173、MAX3172或MAX3174共同构成了一个软件可编程的多协议数据终端设备(DTE)或数据电路终接设备(DCE),该终端支持V.28(RS-232)、V.11(RS-499/V.36、EIA530、EIA530-A、X.21)及V.35通信协议。MAX3170、MAX3171/MAX3173为多协议收发器,它们内部集成有三路发送器和三路接收器,内置电荷泵和独特的低压差发送器,这些芯片可采用单电源+3.3V供电,所有发送器端口均带有±15V故障保护。系统中的MAX3170用于传输高速时钟、数据信号。在没有电缆连接时,MAX3170处于关断状态,多协议发送器/接收器处于禁止模式,此时接收器输出与发送器输出均为高阻态,耗电仅1mA。另外,MAX3170可提供失效保护功能,保证在接收器短或开路时输出为逻辑高电平。热关断保护器可在发送器出现过载时将其置为高阻输出,以避免芯片损环;MAX3171或MAX3173用于传输控制信号,必要时可利用MAX3172或MAX3174可编程电缆端子为MAX3170提供适当的匹配电阻来抑制信号反射。图2中的DCE/DTE引脚用来切换端口的工作模式,该引脚高时为DCE模式,此时MAX3170/MAX3171/MAX3173的D3及MAX3172/MAX3174的D4处于工作状态;当DCE/DTE控制引脚为低电平时为DTE模式,此时,MAX3170/MAX3171/MAX3173的R1及MAX3172/MAX3174的R4处于工作状态。另外,用户还可通过控制M0、M1来选择不同的接口协议。

2 接口协议

2.1 V.11(RS-422)接口

V.11(RS-422)接口标准作为一种多点、差分数据传输的电气规范已成为应用最为广泛的标准通信接口之一,这种通信接口所具有的噪声抑制能力、数据传输速度、电缆长度及可靠性是其他标准无法比拟的。V.11(RS-422)接口标准的最大传输速率高于10MB/s,在10MB/s传输速率下的电缆允许长度为120米,如果降低传输速率,其最大传输距离可以达到1200米。RS-422接口的电路连接如图2所示,该电路垢发送器输出端A、B及接地端C分别与妆收器输入端A'、B'及接收器地C'相连接。当负载端接100Ω(最小)电阻时,发送器能够为A、B两点之间提供±2V以上的电压,接收器的检测灵敏度为±200mV,接收端所允许的最大共模电压为±7V。另外,在实际应用时,应当特别注意发送器与接收器的地线连接问题。由于电路中的发送器与接收器具有独立的接地系统,因此,两个接地系统之间就有可能存在一定的地电位差,而不良的接地会在接收器输入端产生较大的共模电压,从而可能造成系统工作的失效或芯片的损坏。

如果传输的数据速率较高,则按照V.11标准,建议在靠近接收器的电缆两端接一个匹配电阻,以抑制信号的反射。匹配电阻的选择与所用电缆的特性阻抗有关,一般应选用不低于100Ω的匹配电阻。图3给出了用MAX3172或MAX3174为MAX3170提供所需匹配电阻的电路连接线图,图中,S1闭合、S2开路时,可产生最小100Ω的差分电阻,将MAX3170的内部开关S3开路是为了禁止V.28的终端匹配。

2.2 V.35接口

为提高接口电路的工作速度,V.35建议的接口部分规定了平衡双向接口电路的电气特性,其接口线采用了平衡绞和多线对电缆,发送器和负载阻抗必须为100Ω±10Ω的并分阻抗和150±15Ω的共模阻抗。图4所示是V.35接口的典型连接。V.35发送器的典型输出电流为±11mA,负载终端提供±550mV的输出电压,V.35接收器输入差分信号检测门限为±200mA,可抑制共模电压达±4V。

2.3 V.38(RS-232)接口

V.28(RS-232)接口标准是目前应用较为广泛的DTE与DCE间的接口协议,该接口协议适用于同步和异步串行数据通信。其信号线可提供15米以内单端线路的单向数据传输,其逻辑0电平大于5V、小于15V,逻辑1电平低于-5V而高于-15V,图5是非平衡式V.28接口电路的典型连接。V.28发送器在A'、C'、之间可提供最小±5V的输出摆幅,V.28接收器为单端输入模式,对C、C'之间的电位差所产生的共模电压无抑制作用,接收器信号检测门限为±3V,为了抑制电路噪声,MAX3170还在内部设置了0.5V的滞回电压。在用MAX3170、MAX3171/MAX3173、MAX3172/MAX3174构成V.28接口时,MAX3172/MAX3174的内部开关S1、S2开路,MAX3170内部开关S3闭合,以为V.28终端提供5kΩ电阻。

2.4 X.21接口

X.21接口标准是一种较为复杂的接口标准,在DCE侧应符合V.11/X.27接口协议,而在DTE侧则应符合V.11/X.27或V.10/X.26规定,即DCE侧为平衡收、发接口,DTE侧为平衡发、收或非平衡发、平衡收接口。图6为工作于X.21接口协议模式的设备的DTE至DCE接口电路,图中,MAX3170用于产生时钟和数据信号,MAX3171/AMX3173用于产生控制信号,MAX3172/MAX3174用于产生本地环回(LL),并可为时钟和数据信号提供终端匹配,以支持V.11协议,该接口电路的控制信号无需终端匹配。

    在实际应用中,还需要注意外部电容的选择。用于电荷泵和电源旁路的电容应具有较低的等效串联电阻(ESR),采用电解质为X7R的多层陶瓷电容可以保证较高的综合性能指标,飞电容的值可选择1μF,储能电容和旁路电容的最小取值应在3.3μF以上,为了减小纹波,也可以适当提高储能电容与旁路电容的容量,但不要增大飞电容的电容值。

关键字:多协议  协议  收发  收发器

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