TRS3232：3 - V 至 5.5 - V 多通道 RS - 232 收發(fā)器的深度解析

作為電子工程師，在設(shè)計涉及串口通信的項目時，常常會遇到需要將邏輯電平轉(zhuǎn)換為 RS - 232 電平的需求。今天我要給大家詳細(xì)介紹一款性能出色的多通道 RS - 232 收發(fā)器——TRS3232，它在眾多應(yīng)用場景中都能展現(xiàn)出強大的實力。

文件下載：trs3232.pdf

一、產(chǎn)品概述

1.1 基本結(jié)構(gòu)與功能

TRS3232 由兩個線路驅(qū)動器、兩個線路接收器以及一個雙電荷泵電路組成，并且在串口連接終端（包括 GND）具備 ±15 - kV 的 ESD 保護(hù)。該器件符合 TIA/EIA - 232 - F 標(biāo)準(zhǔn)，能為異步通信控制器和串口連接器之間提供可靠的電氣接口。通過電荷泵和四個小型外部電容器，它可以在 3 - V 至 5.5 - V 的單電源下穩(wěn)定工作，數(shù)據(jù)信號傳輸速率最高可達(dá) 250 kbps，驅(qū)動器輸出轉(zhuǎn)換速率最大為 30 - V/μs，同時輸出還具備短路接地保護(hù)功能。

1.2 特點亮點

• ESD 保護(hù)能力強：RS - 232 總線終端的 ESD 保護(hù)采用人體模型（HBM）時超過 ±15 kV，能有效抵御靜電干擾，保護(hù)芯片和其他相連設(shè)備。
• 寬電壓供電：可在 3 - V 至 5.5 - V 的電源電壓下工作，提高了應(yīng)用的靈活性。
• 低功耗設(shè)計：典型供電電流僅 300 μA，適用于對功耗要求較高的電池供電系統(tǒng)。
• 多通道設(shè)計：包含兩個驅(qū)動器和兩個接收器，可同時處理多組數(shù)據(jù)傳輸。
• 高速數(shù)據(jù)傳輸：能實現(xiàn)高達(dá) 250 kbps 的數(shù)據(jù)信號速率，滿足大多數(shù)應(yīng)用場景的數(shù)據(jù)傳輸需求。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

TRS3232 的應(yīng)用場景十分廣泛，主要包括以下幾個方面：

• 工業(yè) PC：在工業(yè)控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，用于實現(xiàn)工業(yè) PC 與其他設(shè)備之間的 RS - 232 通信。
• 有線網(wǎng)絡(luò)：為有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供穩(wěn)定的串口通信接口。
• 數(shù)據(jù)中心和企業(yè)計算：用于服務(wù)器、交換機等設(shè)備的串口調(diào)試和管理。
• 電池供電系統(tǒng)：如筆記本電腦、平板電腦等，憑借其低功耗特性延長設(shè)備續(xù)航時間。
• 手持設(shè)備：如掌上電腦、手持式測試儀等，實現(xiàn)與外部設(shè)備的串口通信。

三、產(chǎn)品規(guī)格與參數(shù)

3.1 絕對最大額定值

在使用過程中，需要注意器件的絕對最大額定值，以避免對器件造成永久性損壞。例如，電源電壓 $V{CC}$ 的范圍為 - 0.3 V 至 6 V，正輸出電源電壓 $V{+}$ 為 - 0.3 V 至 7 V，負(fù)輸出電源電壓 $V_{-}$ 為 - 7 V 至 0.3 V 等。超出這些范圍使用，雖然不一定會立即損壞器件，但可能會影響其可靠性、功能和性能，縮短器件壽命。

3.2 ESD 評級

不同引腳的 ESD 評級有所不同。RIN、DOUT 和 GND 引腳在人體模型（HBM）下的 ESD 耐受電壓為 ±15000 V，而其他引腳為 ±3000 V；所有引腳在帶電設(shè)備模型（CDM）下的 ESD 耐受電壓為 ±1000 V。這表明該器件在靜電防護(hù)方面有較好的設(shè)計，但在實際使用中仍需注意靜電防護(hù)措施。

3.3 推薦工作條件

推薦的電源電壓 $V_{CC}$ 有兩種常見值，即 3.3 V 和 5 V。在不同的電源電壓下，還對驅(qū)動器的高、低電平輸入電壓等參數(shù)有具體要求。同時，不同型號（如 TRS3232C 和 TRS3232I）的工作溫度范圍也有所不同，分別為 0 - 70°C 和 - 40 - 85°C。在設(shè)計電路時，應(yīng)確保器件工作在推薦的條件下，以保證其性能和穩(wěn)定性。

3.4 熱信息

文檔給出了不同封裝類型（如 SOIC、SSOP、SOIC - wide、TSSOP）的熱性能參數(shù)，包括結(jié)到環(huán)境的熱阻 $R{θJA}$、結(jié)到外殼（底部）的熱阻 $R{θJC(top)}$ 等。了解這些熱參數(shù)有助于在設(shè)計散熱方案時做出合理的選擇，確保器件在不同工作環(huán)境下都能正常工作。

3.5 電氣特性

詳細(xì)介紹了器件、驅(qū)動器和接收器的電氣特性。例如，器件在無負(fù)載、$V_{CC}$ 為 3.3 V 至 5 V 時的典型供電電流為 0.3 mA，最大為 1 mA；驅(qū)動器在特定負(fù)載條件下的高、低電平輸出電壓等；接收器的輸入閾值電壓、輸入滯后等特性。這些電氣特性是評估器件性能和進(jìn)行電路設(shè)計的重要依據(jù)。

3.6 開關(guān)特性

給出了器件的最大數(shù)據(jù)速率、驅(qū)動器和接收器的脈沖偏斜、驅(qū)動器的轉(zhuǎn)換速率、接收器的傳播延遲時間等參數(shù)。這些開關(guān)特性決定了器件在高速數(shù)據(jù)傳輸時的性能表現(xiàn)，對于設(shè)計高速通信系統(tǒng)至關(guān)重要。

四、引腳配置與功能

TRS3232 采用 16 引腳封裝，不同引腳具有不同的功能。例如，C1 +、C1 -、C2 +、C2 - 用于連接外部電容器，為電荷泵電路提供支持；DIN1 和 DIN2 是邏輯數(shù)據(jù)輸入引腳，接收來自 UART 的數(shù)據(jù)；DOUT1 和 DOUT2 是 RS232 線路數(shù)據(jù)輸出引腳，將轉(zhuǎn)換后的信號輸出到遠(yuǎn)程 RS232 系統(tǒng)；RIN1 和 RIN2 是 RS232 線路數(shù)據(jù)輸入引腳，接收來自遠(yuǎn)程 RS232 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)；ROUT1 和 ROUT2 是邏輯數(shù)據(jù)輸出引腳，將接收到的數(shù)據(jù)輸出到 UART。了解這些引腳的功能和連接方式，是正確使用該器件的基礎(chǔ)。

五、設(shè)計與應(yīng)用要點

5.1 電源供應(yīng)

$V{CC}$ 必須在 3 - 5.5 V 之間，并且要根據(jù)不同的電源電壓選擇合適的電荷泵電容器。例如，當(dāng) $V{CC}$ 為 3.3 V ± 0.3 V 時，C1 選用 0.1 μF 的電容器，C2、C3、C4 也選用 0.1 μF 的電容器；當(dāng) $V_{CC}$ 為 5 V ± 0.5 V 時，C1 選用 0.047 μF 的電容器，C2 - C4 選用 0.33 μF 的電容器。合適的電源供應(yīng)和電容器選擇能確保器件正常工作，并優(yōu)化其性能。

5.2 布局設(shè)計

在進(jìn)行 PCB 布局時，應(yīng)盡量縮短外部電容器的走線長度，特別是 C1 和 C2 節(jié)點，因為它們的上升和下降時間最快，走線過長可能會導(dǎo)致信號干擾和損耗。同時，還給出了詳細(xì)的布局示例，為實際設(shè)計提供了參考。

5.3 應(yīng)用設(shè)計

在典型應(yīng)用中，TRS3232 主要用于將單端信號轉(zhuǎn)換為 RS232 兼容信號，或?qū)?RS232 信號轉(zhuǎn)換為單端信號。設(shè)計時，要確保所有 DIN 輸入連接到有效的高或低邏輯電平，并根據(jù) $V_{CC}$ 選擇合適的電容器值以獲得最佳性能。

六、文檔與支持信息

文檔還提供了關(guān)于接收文檔更新通知的方法，用戶可以在 ti.com 上的設(shè)備產(chǎn)品文件夾中訂閱更新，獲取產(chǎn)品信息的變化。同時，TI E2E? 支持論壇是獲取技術(shù)支持和設(shè)計幫助的重要渠道，工程師可以在論壇上搜索已有答案，也可以提出自己的問題，獲得專業(yè)的解答。此外，還對 ESD 防護(hù)、術(shù)語解釋等方面進(jìn)行了說明，提醒工程師在使用過程中注意靜電防護(hù)，避免器件受到 ESD 損壞。

總之，TRS3232 是一款性能出色、應(yīng)用廣泛的 RS - 232 收發(fā)器。在實際設(shè)計過程中，電子工程師需要充分了解其各項特性、參數(shù)和應(yīng)用要點，結(jié)合具體的應(yīng)用場景進(jìn)行合理設(shè)計和優(yōu)化，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。大家在使用 TRS3232 過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享討論。