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[嵌入式]RS232接口芯片内部原理

1.RS232芯片

RS232芯片主要组成电路有,电荷泵电路,发送和接收电路。

1.1 电荷泵电路

由于RS232芯片需要讲TTL电平转换为RS232电平,所以需要用到正负升压电路,将0-5V的电平转化为3-15V,-3~-15V的电平。
电荷泵电路主要用电容来存储电压。
有两种实现方式,一种是用二极管(mos代替)和电容组成的电荷泵,所谓的dickson电荷泵。
在这里插入图片描述
当clk给低电平时,M1导通,C1上端为VDD-Vds,同时clk取反后为高电平,后面mos不通;
当clk给高电平时,由于电容两端电压不能突变,C1的上端为2VDD-Vds,同时M2导通,C2上端为2VDD-2Vds;
以此类推,Vout为n(VDD-Vds)+VDD.

另一种电荷泵用开关加电容的方式实现。
在这里插入图片描述
正倍压时:
在时钟的正半周,S1,S3导通,C1充电,电压为Vcc,同时S2,S4关断;
在时钟的负半周,S1,S3关断,同时S2,S4导通,由于C1负端为Vcc,所以正端为2Vcc,并且存储在C3上。
负倍压时
在时钟的负半周,S6,S8关断,同时S5,S7导通,C2充电到2VCC。
在时钟的正半周,S6,S8导通,同时S5,S7关断,由于C1正端为GND,所以负端为-2Vcc,并且存储在C4上.

1.2 发送接收电路

发送电路完成TTL电平到RS232电平的转换,接收电路完成RS232电平到TTL电平的转换。
电平转换的基本实现电路,可以采用电平转换器+反相器的结构,也可采用滞回比较器的结构。
1)电平转换器+反相器
在这里插入图片描述
上图中将TTL转换为V+,V-的电平,第一级电平转换能将5v/0v 变成 V+ / 0V的方波 ,第二级电平转换能将V+ / 0V 变成 V+ / V- 的方波。
电平转换的基本电路图如下,当Q为高电平时,N1,P2导通,输出为V+,当Q为低电平,Q取反为高电平时,N2,P1导通,输出为低电平。
在这里插入图片描述
而最基本的反相器是
在这里插入图片描述
2)滞回比较器
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
RS422/RS485相对于RS232来说,由于是差分输入输出,所以单端电压在TTL/cmos范围,也可保证RS422/RS485电平,所以不需要电荷泵,芯片内部主要用到比较器。

参考文献

《RS232接口芯片的IC设计》
《RS-232通信接口芯片在6um工艺下的设计与实现》
《max232 datasheet》

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加:2022-05-19 12:00:56  更:2022-05-19 12:01:13 
 
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