便携式设计中I/O端口共享的设计挑战
短路承受能力
USB 收发器必需能够承受得起 D+ 和/或 D- 到 VBUS、GND以及其它数据线，或连接器插头处电缆屏蔽外壳的至少 24 小时的持续短路，并且不会降低性能。建议收发器的设计应能承受此种不确定短路故障。在短路的情况下，当发送和接收时间各占一半 (所有支持的速度) 时，器件必须不受损害。发送期间有一个对称信号，在高低电平之间切换。在VBUS处于最大值(5.25V)时系统的短路承受能力必须得到保证。建议把这些 AC 和短路电路要求作为器件长期可靠性的鉴定标准。即 USB2.0 规范。
还有一个需要考虑的重要因素是ESD (静电放电) 保护。由于I/O端口极易遭受ESD，故强烈建议提供额外的ESD保护。如果USB信号通道是高速 (480M bps)的，则寄生电容最好小于1pF以使将总线负载减至最小，否则会反过来影响眼图测试结果。在音频/USB共享应用中，还存在负摆动信号的挑战。要避免这一点的方法之一是把电容置于耳机线缆中。不过，要获得更好的音频低频带响应，电容应该尽可能地大，这样一来，却增大了尺寸和成本。解决该问题的另一种方法是在设计中选用负摆动音频放大器 (音频输出信号直接基于GND上下摆动)。
飞兆半导体的创新多媒体开关FSA201 和 FSA221便解决了上述各种问题 (FSA201 用于全速USB，FSA221用于高速USB)。
align=center>图6
FS USB source FS USB源
AUDIO CODEC 音频编解码器
Device ID recognition 设备ID识别
MINI USB CONNECTOR 微型USB连接器
利用FSA201 和 FSA221，内部逻辑控制能够在VAUDIO 和 VBUS之间自动切换电源，并满足USB短路承受能力要求。当VAUDIO=0时，这些开关可自动使所有端口处于高阻抗状态。此外，R/L通道可以极高的隔离度接收低至VAUDIO-7.0V (若Vaudio=3.3V，则可接收3.3V~-3.7V 的信号) 的负摆动信号。它具有低ICCT特性，允许VAUDIO上有更高的电源电压，可实现泄漏小于10uA的正常I/O电压级控制信号输入。这些开关内集成了8KV ESD保护功能 (HBM模式)，非常适合于I/O共享应用。所有这些特性都大大简化了系统的I/O设计，同时保护了端口免受各种损害。
总结
随着市场的趋势是把越来越多的多媒体功能集成在外形日趋纤薄小型的便携式设备中，模拟开关在混合信号转换、系统保护和智能检测中承担着不同于以往的新角色。这些开关不仅仅是把便携式应用中的不同模块连接在一起的重要桥梁，还拥有信号共享、隔离和保护的功能。新一代的模拟开关，如FSA201和FSA221，为设计人员提供了极大的优势。通过这些整合了高性能、稳健ESD保护和超紧凑封装的开关，设计人员能够简化设计、减少元件数目、降低成本，以及把产品更快地推向市场。如此一来，设计人员得以把更多的时间花在设计上，而不必再为选择不同芯片组和更新处理器以应付端口共享所带来的棘手设计难题所烦扰。
评论