1 概述

Intersil公司的HIN2xxE系列RS-232發(fā)送器/接收器包括HIN202E、HIN206E、HIN207E、HIN208E、HIN211E、HIN213E、HIN232E等，符合美國電子工業(yè)協會（EIA）的高速RS-232C與V.28規(guī)范，特別適合那些不能提供±12V電源的應用場合。該系列產品采用+5V單電源供電，片內的電荷泵電壓轉換器可以利用外接5V電源產生+10V與-10V電壓。收送器的輸出與接收器的輸入具有ESD（靜電放電）保護功能，可以承受±15kV的靜電放電。發(fā)送器的輸入與TTL/CMOS兼容，具有限速輸出功能，接收器可接收±30V的輸入電壓，輸入阻抗為3kΩ～7kΩ，具有滯后特性，可以極大地提高噪聲抑制功能。HIN206E、HIN211E與HIN213E的顯著特點是低功耗關斷模式，在電池供電應用中可以有效節(jié)約能量。此外，HIN213E在關斷模式中還提供二個有效的接收器，使電路具有“喚醒”功能。該系列電路廣泛用于綜合業(yè)務數字網（ISDN）與高速調制解調器中。

HIN2xxE系列的主要特點如下：

·提供無鉛型產品；

·適用于高速綜合業(yè)務數字網（傳輸速率為230kbit/s）；

·對RS-232 I/O腳進行ESD防護，可耐±15kV的靜電放電（IEC1000）；

·達到所有RS-232與V.28規(guī)范要求；

·只需要0.1μF(或以上)的外接電容器；

·在關斷模式中有二個接收器保持有效（HIN213E）；

·片內有電壓倍增器/反相器；

·低功率消耗（典型值為5mA）；

·三態(tài)TTL/CMOS接收器輸出；

·具有多個發(fā)送器

—+5V輸入時輸出幅度為±10V，

—掉電時主源阻抗：300Ω，

—限制輸出電流，

—兼容TTL/CMOS電平；

·具有多個接收器

—輸入電壓范圍為±30V

—輸入阻抗為3kΩ～7kΩ

—0.5V滯后以改善噪聲抑制

2 HIN2xxE系列的引腳功能

HIN2xxE系列由于含有的發(fā)送器、接收器的個數不同，引腳數也不同。下面以HIN206E為例說明其此腳排列和功能。HIN206E的引腳排列如圖1所示，常采用SOIC或SSOP封裝。其引腳功能見表1。HIN2xxE系列的主要性能對照見表2。

表1 HIN206E的引腳功能

引腳名稱

引腳功能

Vcc電源輸入端，5V±10%V+在內部產生的正電源（典型值為+10V）V-在內部產生的負電源（典型值為-10V）GND接地端C1+外接電容器C1（+端）連接到該腳C1-外接電容器C1（-端）連接到該腳C2+外接電容器C2（+端）連接到該腳C2-外接電容器C2（-端）連接到該腳TIN發(fā)送器輸入端（TTL/CMOS電平）。每個輸入端都通過芯片內部的400k的上拉電阻器連接到VccTOUT發(fā)送器輸出端（RS-232電平，典型值為±10V）RIN接收器輸入端（RS-232電平）。每個輸入端都通過芯片內部的5kΩ下拉電阻器連接到GNDRout接收器輸出端（TTL/CMOS電平）EN/EN接收器使能輸入端。EN=5V（HIN213E EN=0V）時，接收器的輸出端入于高阻抗狀態(tài)SD/SD關斷輸入端。SD=5V（HIN213E SD=0V）時，電荷泵停止工作，接收器輸出端處于高阻抗狀態(tài)（HIN213E的R4與R5除外），并且發(fā)送器被關閉

表2 HIN2xxE系列的主要性能對照

型 號電源電壓/V發(fā)送器個數接收器個數外接電容器個數關斷模式關斷模式下接收器工作個數HIN202E+5224無0HIN206E+5434有0HIN207E+5534無0HIN208E+5444無0HIN211E+5454有0HIN213E+5454有2HIN232E+5224無0

3 HIN2xxE系列芯片的工作原理

HIN2xxE系列RS-232發(fā)送器/接收器電路由三個部分組成：電荷泵、發(fā)送器和接收器。

3．1 電荷泵

電荷泵包括倍增器和電壓反相器，由其內部的125kHz時鐘統(tǒng)一協調工作，以產生+10V與-10V電壓，其等效電路如圖2所示。當時鐘脈沖為高電平時，電源Vcc對電容器C1充電至Voc。當時鐘脈沖為低電平時，已充電至VCC的C1上電壓通過電容器C3產生2VCC的電壓。此外，還要對C2充電至2VCC。在隨后時鐘脈沖為高電平時，電容器C2的正極被接地，通過電容器C4產生-2VCC電壓，并從C4的負極輸出。電荷泵最多可承受5.5V的輸入電壓。電壓倍增器部分（V+）的輸出阻抗為200Ω左右，電壓反相器部分（V-）的輸出阻抗為450Ω左右。

在關斷模式（HIN206E、HIN211E與HIN213E）下，電荷泵被關閉，V+被下拉到VCC，V-被上拉到GND，電源電流減少到10μA以下。發(fā)送器的輸出端被關閉，接收器的輸出端（除HIN213E的R4與R5以外）處于高阻抗狀態(tài)。

3．2 發(fā)送器

發(fā)送器是將輸入的TTL/CMOS電平轉換成RS-232所要求電平的電平轉換反相器。輸入端的門限電壓是26%VCC（當VCC=5V時，門限電壓為1.3V）。輸入高電平可在發(fā)送器輸出端產生一個-5V至V-之間的電壓，而輸入低電平則會產生一個+5V至（V+-0.6V）的電壓。發(fā)送器的每個輸入端都有一個400kΩ的內部上拉電阻器，因此未用的輸入端不必連接，并且輸出端仍保持低電平狀態(tài)。在最惡劣的條件，所有的發(fā)送器驅動3kΩ的負載電阻、Vcc=4.5V、溫度達到允許的最大工作溫度時，發(fā)送器的輸出電平仍能滿足RS-232的要求。輸出端受短路保護并且可以不受限制地短接到地線。

3．3 接收器

接收器可將±5V的RS-232電平轉換為TTL或CMOS邏輯電平。接收器的輸入端可以接收±30V的電壓，接收器輸入門限的典型值為1.3V，輸出電平為0V～VCC。當輸入電平大于2.4V時，輸出端為低電平；當輸入端懸空或者在+0.8V與-30V之間時，輸出端為高電平。接收器還有0.5V的滯后（除非是在關斷時），可以提高噪聲抑制功能。接收器使能腳EN（HIN213E為EN腳）無效時，可關閉接收器的輸出，并將它們置于高阻抗狀態(tài)。在關斷模式中，接收器的輸出端也被置于高阻抗（除HIN213E的R4與R5以外）。

4 典型應用電路

在HIN2xxE系列電路的典型應用中，電容器C1-C4的值為0.1μF，但這個值不是臨界值。增加C1與C2的值會降低電壓倍增器與反相器的輸出阻抗，而增加存儲電容器C3與C4的值則會降低V+與V-電源端的脈動。

HIN213E的二個接收器R4與R5在關斷模式中仍保持有效。在正常操作時，接收器的傳送延遲時間的典型值為0.5μs。在關斷時，該延遲時間稍微有所延長。進入關斷模式時，接收器R4與R5在SD=VIL之后保持無效80μs。在退出關斷模式時，所有的接收器輸出將為無效，直到電荷泵電路達到正常的工作電壓為止。在采用0.1μF的電容器時，電荷泵電路達到正常工作電壓所需時間一般在2ms以內。

圖3是一個簡單的帶有CTS/RTS信號交換功能的雙工RS-232。通過一個連接到V+的5kΩ電阻器驅動，可以產生固定輸出信號，如DTR（數據端就緒）與DSRS（數據信號發(fā)送速率選擇）。