深入剖析 SN65C3243 和 SN75C3243：3 - V 至 5.5 - V 多通道 RS - 232 兼容收發器
深入剖析 SN65C3243 和 SN75C3243：3 - V 至 5.5 - V 多通道 RS - 232 兼容收發器
在電子工程師的日常工作中，選擇合適的 RS - 232 收發器是一個關鍵決策。今天，我們來深入剖析德州儀器（Texas Instruments）的 SN65C3243 和 SN75C3243 這兩款 3 - V 至 5.5 - V 多通道 RS - 232 兼容線路驅動器和接收器，為大家在設計中提供全面的參考。
文件下載：sn75c3243.pdf
產品概述
SN65C3243 和 SN75C3243 集成了三個線路驅動器、五個線路接收器以及一個具有 ±15 - kV ESD 保護的雙電荷泵電路，為異步通信控制器和串口連接器之間提供了可靠的電氣接口。它的特別之處在于能夠在 3 - V 至 5.5 - V 的單電源下工作，這得益于其電荷泵和四個小型外部電容器的設計。
產品特點
寬電壓范圍與低功耗
該設備可在 3 - V 至 5.5 - V 的 $V_{CC}$ 電源下工作，適應多種電源環境。其典型待機電流低至 1 μA，對于電池供電系統尤為友好。
數據傳輸能力
支持 250 kbit/s 至 1 Mbit/s 的數據傳輸速率，并且具有 24 V/μs 至 150 V/μs 的增加壓擺率范圍，能夠滿足不同應用場景下的數據傳輸需求。
ESD 保護
RS - 232 總線引腳的 ESD 保護超過 ±15 kV（人體模型 HBM），有效提高了設備在復雜電磁環境下的可靠性。
邏輯兼容性
即使在 3.3 - V 電源下，也能接受 5 - V 邏輯輸入，方便與其他邏輯電平的設備進行接口。
始終激活的非反相接收器輸出
ROUT2B 輸出始終處于激活狀態，允許在設備掉電時使用振鈴指示器的應用程序繼續傳輸數據。
應用場景
該產品適用于多種設備，包括電池供電系統、個人電子設備、筆記本電腦、掌上電腦和手持設備等。其低功耗和寬電壓范圍的特點使其成為這些對電源和尺寸有嚴格要求的應用的理想選擇。
規格參數
絕對最大額定值
| 參數 | 最小值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|
| $V_{CC}$ 電源電壓范圍 | - 0.3 | 6 | V |
| $V^+$ 正輸出電源電壓范圍 | - 0.3 | 7 | V |
| $V^-$ 負輸出電源電壓范圍 | 0.3 | - 7 | V |
| $V^+ - V^-$ 電源電壓差 | - | 13 | V |
| 輸入電壓范圍（驅動/控制） | - 0.3 | 6 | V |
| 輸入電壓范圍（接收器） | - 25 | 25 | V |
| 輸出電壓范圍（驅動） | - 13.2 | 13.2 | V |
| 工作虛擬結溫 | - | 150 | ℃ |
| 存儲溫度范圍 | - 65 | 150 | ℃ |
推薦工作條件
| 參數 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|
| 供給電壓（$V_{CC}$ = 3.3V） | 3 | 3.3 | 3.6 | V |
| 供給電壓（$V_{CC}$ = 5V） | 4.5 | 5 | 5.5 | V |
| 驅動和控制高電平輸入電壓（$V_{CC}$ = 3.3V） | 2 | - | - | V |
| 驅動和控制高電平輸入電壓（$V_{CC}$ = 5V） | 2.4 | - | - | V |
| 驅動和控制低電平輸入電壓 | - | - | 0.8 | V |
| 驅動和控制輸入電壓 | 0 | - | 5.5 | V |
| 接收器輸入電壓 | - 25 | - | 25 | V |
| 工作自由空氣溫度（SN65C3243） | - 40 | - | 85 | ℃ |
| 工作自由空氣溫度（SN75C3243） | 0 | - | 70 | ℃ |
熱信息
| 不同封裝的熱阻參數有所不同，具體如下： | 熱指標 | DB(SSOP) 28 引腳 | DW(SOIC) 28 引腳 | PW(TSSOP) 28 引腳 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|
| $R_{θJA}$ 結到環境熱阻 | 76.1 | 59.0 | 70.3 | ℃/W | |
| $R_{θJc(bp)}$ 結到外殼（頂部）熱阻 | 35.8 | 28.8 | 21.0 | ℃/W | |
| $R_{θJB}$ 結到電路板熱阻 | 37.4 | 30.3 | 29.2 | ℃/W | |
| $Ψ_{JT}$ 結到頂部表征參數 | 7.4 | 7.8 | 1.3 | ℃/W | |
| $Ψ_{JB}$ 結到電路板表征參數 | 37.0 | 30.0 | 28.8 | ℃/W | |
| $R_{θJc(bot)}$ 結到外殼（底部）熱阻 | N/A | N/A | N/A | ℃/W |
電氣特性
輸入/輸出特性
- 驅動部分：高電平輸出電壓典型值為 5.4 V，低電平輸出電壓典型值為 - 5.4 V。
- 接收器部分：高電平輸出電壓在拉電流為 - 1 mA 時，典型值為 $V_{CC}$ - 0.1 V；低電平輸出電壓在灌電流為 1.6 mA 時，最大值為 0.4 V。
供電電流
- 自動掉電禁用時，無負載情況下，DB 和 PW 封裝典型值為 0.3 mA，最大值為 1.2 mA；DW 封裝典型值為 0.3 mA，最大值為 1 mA。
- 關機時，無負載情況下，典型值為 1 μA，最大值為 10 μA。
- 自動掉電啟用時，無負載情況下，典型值為 1 μA，最大值為 10 μA。
開關特性
驅動器
- 最大數據速率可達 1 Mbit/s。
- 脈沖偏斜（$t_{sk(p)}$）在特定條件下最大值為 25 ns。
- 壓擺率在 $V_{CC}$ = 3.3V 時，典型值為 18 V/μs，最大值為 150 V/μs。
接收器
- 傳播延遲時間（$t{PLH}$ 和 $t{PHL}$）典型值均為 150 ns。
- 輸出使能時間（$t{en}$）和輸出禁用時間（$t{dis}$）典型值均為 200 ns。
- 脈沖偏斜（$t_{sk(p)}$）典型值為 50 ns。
自動掉電
- 傳播延遲時間（$t{valid}$）典型值為 1 μs，（$t{invalid}$）典型值為 30 μs。
- 電源使能時間（$t_{en}$）典型值為 100 μs。
引腳配置與功能
| 該設備采用 28 引腳封裝，不同引腳具有不同的功能，如電壓倍增電荷泵電容器的正負極、RS - 232 接收器輸入、驅動器輸出、自動掉電控制輸入等。具體引腳功能如下表所示： | 引腳編號 | 引腳名稱 | 類型 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | C2 + | - | 電壓倍增電荷泵電容器的正極端 | |
| 2 | C2 - | - | 電壓倍增電荷泵電容器的負極端 | |
| 3 | V - | - | 負電荷泵輸出電壓 | |
| 4 - 8 | RIN1 - RIN5 | - | RS - 232 接收器輸入 | |
| 9 - 11 | DOUT1 - DOUT3 | O | RS - 232 驅動器輸出 | |
| 12 - 14 | DIN1 - DIN3 | - | 驅動器輸入 | |
| 15 - 19 | ROUT1 - ROUT5 | O | 接收器輸出 | |
| 20 | ROUT2B | - | 始終激活的非反相接收器輸出 | |
| 21 | INVALID | O | 無效輸出引腳 | |
| 22 | FORCEOFF | I | 自動掉電控制輸入 | |
| 23 | FORCEON | I | 自動掉電控制輸入 | |
| 24 | C1 - | - | 電壓倍增電荷泵電容器的負極端 | |
| 25 | GND | - | 接地 | |
| 26 | $V_{CC}$ | - | 3 - V 至 5.5 - V 電源電壓 | |
| 27 | V + | - | 正電荷泵輸出電壓 | |
| 28 | C1 + | - | 電壓倍增電荷泵電容器的正極端 |
詳細描述
自動掉電功能
當 FORCEON 為低電平且 FORCEOFF 為高電平時，自動掉電功能啟用。在此模式下，如果設備未檢測到有效的 RS - 232 信號，驅動器輸出將被禁用。當 FORCEOFF 為低電平時，驅動器和接收器（除 ROUT2B 外）將關閉，電源電流降至 1 μA。斷開串口或關閉外圍驅動器會觸發自動掉電條件。當 FORCEON 和 FORCEOFF 都為高電平時，自動掉電功能禁用，適用于驅動串口鼠標的情況。
設備功能模式
驅動器功能表
| 輸入（DIN、FORCEON、FORCEOFF、有效 RIN RS - 232 電平） | 輸出（DOUT） | 驅動器狀態 |
|---|---|---|
| X、X、L、X | Z | 關機 |
| L、H、H、X | H | 自動掉電禁用，正常工作 |
| H、H、H、X | L | 自動掉電禁用，正常工作 |
| L、L、H、Yes | H | 自動掉電啟用，正常工作 |
| H、L、H、Yes | L | 自動掉電啟用，正常工作 |
| L、L、H、No | Z | 自動掉電功能關閉 |
| H、L、H、No | Z | 自動掉電功能關閉 |
接收器功能表
|輸入（RIN2、RIN1, RIN3 - RIN5、FORCEOFF、有效 RIN RS - 232 電平）|輸出（ROUT2B、ROUT2、ROUT1, ROUT3 - 5）|接收器狀態| |L、X、L、X|L、Z、Z|ROUT2B 激活，其他關機| |H、X、L、X|H、Z、Z|ROUT2B 激活，其他關機| |L、L、H、Yes|L、H、H|自動掉電禁用/啟用，正常工作| |L、H、H、Yes|L、L、L|自動掉電禁用/啟用，正常工作| |H、L、H、Yes|H、H、H|自動掉電禁用/啟用，正常工作| |H、H、H、Yes|H、L、L|自動掉電禁用/啟用，正常工作| |Open、Open、H、Yes|L、H、H|自動掉電禁用/啟用，正常工作|
封裝信息
該產品提供多種封裝選項，包括 SSOP（DB）、SOIC（DW）和 TSSOP（PW），不同封裝的尺寸和引腳數量相同，但在具體應用中可根據實際需求進行選擇。
| 器件型號 | 封裝 | 主體尺寸（標稱） |
|---|---|---|
| SN65C3243、SN75C3243 | SSOP (DB) | 10.2 mm x 5.30 mm |
| SOIC (DW) | 17.9 mm x 7.50 mm | |
| TSSOP (PW) | 9.70 mm x 4.40 mm |
總結
SN65C3243 和 SN75C3243 以其寬電壓范圍、低功耗、高數據傳輸速率和強大的 ESD 保護等特點，成為了 RS - 232 通信應用的理想選擇。在設計過程中，電子工程師可以根據具體的應用場景和需求，合理選擇封裝形式，并注意自動掉電功能的使用，以實現最佳的性能和功耗平衡。大家在實際應用中是否遇到過類似收發器的問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗。
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