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摘要：SP3223E／3243E是SIPEX公司生產的RS-232收發器接口芯片。該器件內部含有一個高效電荷泵，可在單＋3.0V～＋5.5V電源下產生±5.5V的RS－232電平，并支持EIA／TIA－232和ITU－TV.28／V.24通信協議，因而可用于筆記本電腦等便攜式設備。文章分析了SP3223E／3243E的結構原理和主要特點，給出了它的典型應用電路。

關鍵詞：電荷泵；自動上線；驅動器；收發器

1概述

SP3223E／3243E是SIPEX公司生產的RS－232收發器，它支持EIA／TIA－232和ITU－TV．28／V．24通信協議，適用于便攜式設備使用（如筆記本電腦及PDA）。SP3223E／3243E內有一個高效電荷泵，可在單＋3．0V～＋5．5V電源下產生±5．5V的RS－232電平，該技術已申請了美國專利（專利號為U．S．－－5306954）。滿負載時，SP3223E／3243E器件可工作于235kbps的數據傳輸率。3．3V時僅需0．1μF的電容。SP3223E是一個雙驅動器／雙接收器芯片，SP3243E則是一個三驅動器／五接收器芯片，是筆記本電腦或PDA的理想器件。SP3243E包含一個總是處于激活狀態的補充接收器，可在關斷狀態下監控外設（如調制解調器）。由于具有自動上線特性，因此，當其與一個相關外設之間接上RS－232電纜并處于工作狀態下時，設備會自動醒來。否則，如果電流不足1mA，設備會自動關斷。

SP3243E包含一個補充接收器，當電源斷開時，該接收器可保護UART或串行控制器芯片。SP3223E和SP3243E是敏感電源設計的理想選擇。SP3223E和SP3243E的自動上線電路減少了電源電流降到1mA以下的可能性。在大多數便攜式應用場合，RS－232電纜可被斷開或是將外設關閉。在上述情況下，其內部的電荷泵和驅動器也會被關閉。否則系統會自動上線工作。這樣，設計人員就可在不改變主要設計的情況下節省電源損耗。

SP3223E／3243E的主要特點如下：

●在＋3．5V～＋5．5V單電源下符合EIA／TIA－232－F標準。

●可十分方便地在EIA／TIA－232標準下使用，而且在EIA／TIA－562標準下使用時，其電源可降至＋2．7V。

●在睡眠狀態下，當關斷電流達到1μA時，自動上線電路會被喚醒。

●有負載時的最小數據傳輸率為120kB／s。

●盡管電源范圍波動，由于電荷泵可調，RS－232輸出仍較穩定。

●帶有以下ESD防護功能：

＋15kV人體模式；

＋15kVIEC1000－4－2空間放電；

＋8kVIEC1000－4－2接觸放電。

2SP3223E／3243E的引腳說明

SP3223E／3243E有DIP、SSOP、SOIC、TSSOP等幾種不同的封裝形式，圖1為DIP封裝的管腳排列。

3結構原理

SP3223E和SP3243E系列器件內部由驅動器、收發器、SIPEX專有電荷泵、自動上線電路四個基本電路塊組成。

3．1驅動器

驅動器實際上是一個反轉電平發送器，可用于把TTL或CMOS邏輯電平轉換成5．0VEIA／TIA－232電平，以使其與輸入的邏輯電平正好相反。該驅動器遵從EIA－TIA－232F和所有以前版本的RS－232協議。

驅動器可工作在數據傳輸率為235kbps的情況下。在3kΩ負載與1000pF電容并聯的滿負荷情況下，其數據傳輸率為120kbps，并可保證PC—PC之間通信軟件的協調性。驅動器的輸出變化率被內部限制為最大不超過30V／ms，以符合EIA標準(EIARS－232D2．1．7第5段)。實際上，負載輸出從高電平變為低電平也符合此標準。

3．2接收器

接收器可將±5．0V的EIA／TIA－232電平轉換為TTL或CMOS邏輯輸出電平。所有接收器的反轉輸出都可通過EN引腳被禁止。當自動上線電路有效或系統為關閉狀態時，接收器處于激活狀態。當系統關閉時，接收器始終處于激活狀態。如果接收器在超過100μs的時間里沒有參與任何活動或是SHUTDOWN為低電平，芯片會進入待命狀態，此時電流會降到1μA以下。驅動EN上的邏輯高電平可使接收器輸出端進入高阻狀態。

由于經過了電纜線和系統接口的衰減，接收器輸入的信號有一個典型值為300mV的滯后區域。這一特性可確保接收器免于噪聲干擾。設計時，一個輸入端應懸空，內置的限流電阻應接地，接收器的輸出端應為高電平。

3．3電荷泵

電荷泵是SIPEX公司的專利技術(專利號U.S.5,306,954)，與過去不成熟的設計相比，它采用了獨一無二的新技術，該電荷泵需要四只外接電容，它使用四相電壓變換技術來獲取對稱5．5V電源。內部電源由可調電荷泵組成，可提供5．5V輸出電壓。

電荷泵使用的一只內部振蕩器通常工作在離散方式下。輸出電壓不足5．5V時將啟動電荷泵。如果輸出電壓超過5．5V,電荷泵將停止工作。其內部的振蕩器主要用于控制四相電壓的變化。

3．4自動上線電路

SP3223E／3243E器件可在關閉期間通過板上自動上線電路節約能量，可應用在筆記本電腦、掌上電腦PDA和其他便攜式系統中。通過SP3223E／3243E器件內置的自動上線電路，器件可在外部發送器打開和接上電纜后自動處于工作狀態。另一方面，當器件未被使用并進入待機狀態，且電流降至1μA以下時，自動上線電路會使大多數內部電路處于無效狀態。這項功能也可通過ONLINE引腳為邏輯低電平時激活自動上線功能來控制。一旦該功能被激活，器件將處于有效狀態直至接收器輸入端無任何活動。接收器輸入端至少有±3V的電壓可由電纜另一端的至少為±5V的發送器產生。當外部發送器為無效或電纜斷開后，接收器輸入將被內部5kΩ電阻下拉接地。而當超過一定時期后，內部發送器將無效，器件進入關閉或待機狀態。當ONLINE為高電平時，自動上線方式無效。

4典型應用電路

圖2所示是由微處理器監控電路控制的接口電路。該電路主要通過SP3243E來實現，它既可以將接收到的RS－232電平轉換為TTL／CMOS電平，也可以將準備發送的TTL／CMOS電平轉換為RS－232電平。需要說明的是：當SP3223E和SP3243E器件被關閉后，器件中的電荷泵也會被關閉。此時，電荷泵的輸出V＋會被衰減為VCC而輸出V－則衰減為GND。衰減時間可根據電荷泵使用的電容器的大小來決定。電路關閉時，退出關閉狀態并擁有有效的V＋和V－所需的時間大約為20μs。

在簡單的程序中，STATUS可用于表示DTR或用作環路指示器的指示信號。將ONLINE和SHUT-DOWN連在一起可避開自動在線電路。這實際上類似于一個關閉輸入引腳。