為便攜應(yīng)用選擇合適的低成本USB開關(guān)

隨著通用串行總線(USB)在便攜或手持應(yīng)用中日趨流行，具有超低功耗的高質(zhì)量開關(guān)在實(shí)現(xiàn)這種連接解決方案方面充當(dāng)著重要角色。受消費(fèi)者的需求驅(qū)動(dòng)，設(shè)計(jì)人員需要不斷創(chuàng)新、加速設(shè)計(jì)進(jìn)程并幫助縮短制造周期，在這種情況下，可靠的低成本的USB開關(guān)已經(jīng)成為其中的關(guān)鍵組件。

　　USB已經(jīng)成為PC與外備進(jìn)行通信的最通用標(biāo)準(zhǔn)。鍵盤、打印機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、移動(dòng)電話、MP3播放器、數(shù)碼相機(jī)和游戲機(jī)等設(shè)備都可以通過(guò)USB接口與PC連接起來(lái)。USB應(yīng)用廠商論壇(USB-F)為USB設(shè)立了標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備必須通過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試后才能獲得USB認(rèn)證。這樣才能確保所有通過(guò)USB論證的軟件程序、連接器、線纜、信號(hào)驅(qū)動(dòng)器和接收器能夠相互兼容。

　　USB采用雙線半雙工系統(tǒng)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。USB線纜還包括5V電源線和地線，使得U盤、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和鍵盤等低功耗設(shè)備需要使用電池。USB-IF會(huì)對(duì)USB信號(hào)進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試，以確保其符合標(biāo)準(zhǔn)。眼狀圖(eye diagram)是一項(xiàng)重要測(cè)試，它可以在單一視圖上顯示出所有可能的比特置換覆蓋(bit permutations overlaid)。

　　設(shè)計(jì)師在選擇USB開關(guān)時(shí)，必須考慮以下幾個(gè)因素：

　　- 導(dǎo)通電阻。導(dǎo)通電阻隨著偏置電壓、溫度和電源的不同而變化，接收器能接收到的信號(hào)幅度也隨這些參數(shù)而改變。導(dǎo)通電阻隨偏置電壓的變化還會(huì)引起上升沿和下降沿，顯示出不同的電阻值，因此導(dǎo)致在眼圖上出現(xiàn)糟糕的交叉。通常，導(dǎo)通電阻越小，隨參數(shù)的變化也越小。導(dǎo)通電阻保持在5歐姆以下是很重要的。

　　- 電容和帶寬。電容值應(yīng)該維持在15皮法以下，而帶寬應(yīng)該高于400MHz。開關(guān)的布線必須精心設(shè)計(jì)，以維持電容的對(duì)稱性。

　　- 傳輸延遲。CMOS開關(guān)可以模擬成串聯(lián)電阻，為通過(guò)它們的數(shù)字信號(hào)增加最小的延遲。延遲時(shí)間用皮秒來(lái)度量，僅僅限于信號(hào)經(jīng)過(guò)裸片所需要的時(shí)間。

　　- 供電電源。對(duì)于低速或全速USB，規(guī)定的信號(hào)幅值是3.3V，上下浮動(dòng)10%。

　　- 開關(guān)保護(hù)。USB標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定USB設(shè)備的數(shù)據(jù)線在24小時(shí)周期內(nèi)必須能夠承受與5V電源線的短路。實(shí)現(xiàn)該標(biāo)準(zhǔn)的最簡(jiǎn)單的方法就是采用一個(gè)電阻來(lái)限制電流。因此，最普通的解決方案是使用一個(gè)供電電壓為5V的開關(guān)。