便攜式設計中I/O端口共享的設計挑戰(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 小時的持續(xù)短路，并且不會降低性能。建議收發(fā)器的設計應能承受此種不確定短路故障。在短路的情況下，當發(fā)送和接收時間各占一半 (所有支持的速度) 時，器件必須不受損害。發(fā)送期間有一個對稱信號，在高低電平之間切換。在VBUS處于最大值(5.25V)時系統(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準。即 USB2.0 規(guī)范。
還有一個需要考慮的重要因素是ESD (靜電放電) 保護。由于I/O端口極易遭受ESD，故強烈建議提供額外的ESD保護。如果USB信號通道是高速 (480M bps)的，則寄生電容最好小于1pF以使將總線負載減至最小，否則會反過來影響眼圖測試結果。在音頻/USB共享應用中，還存在負擺動信號的挑戰(zhàn)。要避免這一點的方法之一是把電容置于耳機線纜中。不過，要獲得更好的音頻低頻帶響應，電容應該盡可能地大，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計中選用負擺動音頻放大器 (音頻輸出信號直接基于GND上下擺動)。
飛兆半導體的創(chuàng)新多媒體開關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 設備ID識別
MINI USB CONNECTOR 微型USB連接器
利用FSA201 和 FSA221，內部邏輯控制能夠在VAUDIO 和 VBUS之間自動切換電源，并滿足USB短路承受能力要求。當VAUDIO=0時，這些開關可自動使所有端口處于高阻抗狀態(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) 的負擺動信號。它具有低ICCT特性，允許VAUDIO上有更高的電源電壓，可實現(xiàn)泄漏小于10uA的正常I/O電壓級控制信號輸入。這些開關內集成了8KV ESD保護功能 (HBM模式)，非常適合于I/O共享應用。所有這些特性都大大簡化了系統(tǒng)的I/O設計，同時保護了端口免受各種損害。
總結
隨著市場的趨勢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備中，模擬開關在混合信號轉換、系統(tǒng)保護和智能檢測中承擔著不同于以往的新角色。這些開關不僅僅是把便攜式應用中的不同模塊連接在一起的重要橋梁，還擁有信號共享、隔離和保護的功能。新一代的模擬開關，如FSA201和FSA221，為設計人員提供了極大的優(yōu)勢。通過這些整合了高性能、穩(wěn)健ESD保護和超緊湊封裝的開關，設計人員能夠簡化設計、減少元件數(shù)目、降低成本，以及把產品更快地推向市場。如此一來，設計人員得以把更多的時間花在設計上，而不必再為選擇不同芯片組和更新處理器以應付端口共享所帶來的棘手設計難題所煩擾。
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