У цій главі розглянуті пристрої і вживані в них інтегральні схеми (передавачі, приймачі та приймачі), що виконують функції сполучення цифрових пристроїв із зовнішньою апаратурою Існує думку про те, що єдине завдання при виборі схеми сполучення – це пошук інтерфейсної ІС з необхідною кількістю каналів Однак є й інші проблеми, що впливають на роботу системи в цілому Їм і присвячена ця глава

Довжина кабелю інтерфейсу

У старому стандарті на інтерфейс RS-232C максимальна довжина кабелю обмежена 50 футами[1] Пізніший стандарт EIA-232D вимагає, щоб ємність кабелю не перевищувала 2500 пФ Така зміна параметрів (від довжини кабелю до його ємнісним характеристикам) викликане однією з особливостей інтерфейсу RS-232C Цей стандарт не тільки не враховує ємнісні властивості кабелю, а й встановлює обмеження на його довжину, що часто не береться до уваги розробниками

Стандарт EIA-232D учітиваетдліну кабелю побічно, через ємність навантаження, не обумовлюючи прямо його максимальну протяжність Так як питома ємність кабелю може мінятися від 12 пФ / фут для простої кручений пари до 30 пФ / фут для малошумящего екранованого кабелю, при визначенні максимальної довжини лінії звязку є деяка невизначеність

Ємність кабелю має велике значення під час передачі сигналів змінного струму При її зростанні від передавача потрібне збільшення амплітуди переданого струму, що, в свою чергу, призводить до зростання середнього значення струму споживання при даній швидкості передачі сигналів (див рис 31) До того ж комплексне опір кабелю і вихідний комплексний опір передавача утворюють дільник змінного струму І чим вище ємність кабелю, тим нижче його комплексне опір і, отже, менше амплітуда сигналу

на виході передавача (див рис 32) Такі втрати сигналу стають істотною проблемою, якщо значення напруги на приймальному кінці падає нижче рівня 5 В, мінімально допустимого для нормальної роботи більшості цифрових пристроїв

Нарешті, ємність кабелю обмежує максимальну швидкість наростання (спаду) вихідної напруги передавача сигналів (див рис 33) Цей параметр пределяет час перемикання між рівнями сигналів +3 І -3 В (більш докладно він розглядається в розділі 6) Відповідно до Рекомендацією MKKTT V28, а також стандартами RS-232C і EIA-232D час перемикання обмежує максимальну швидкість передачі даних (див табл 31)

Найпростіший спосіб визначення максимально допустимої довжини кабелю для інтерфейсної (по EIA-232D) ІС приемопередатчика – розділити гранично допустиму ємність навантаження (відповідно до стандарту – 2500 пФ) на значення питомої ємності застосовуваного кабелю Потім, якщо довжина реального кабелю перевищує це розрахункове значення, слід перевірити якість роботи при підключеному кабелі і переконатися, що приймач функціонує в заданому режимі і забезпечує максимальну (відповідно до стандарту) швидкість передачі даних

Vvit ЗЛ ^ OgMCM * OCTbTOKC> TO5Vpte6rteVfA9i

MAX220 від ємності навантаження при роботі двох передавачів

Рис 32 Залежність вихідного накржкяміл MAXT20 від eN * x> cw навантаження при роботі двох передавачів

Таблиця 31 Порівняння максимально допустимого часу перемикання для стандартів RS-232C EIA-232D та Рекомендації MKKTTV28

RS-232C

EIA-232D

MKKTT V28

Максимальна швидкість наростання напруги

30 В / мкс

30 В / мкс

30 В / мкс

Макс час перемикання при швидкості передачі:

< 40 біт / с

1 мс

1 мс

< 30 біт / с (тільки для V.28)

1 мс

від 40 біт / с до 8 Кбіт / с

4% міжбітовий

4% міжбітовий

3% міжбітовий

інтервалу

інтервалу

інтервалу

> 8 Кбіт / с

4% міжбітовий

5 мкс

3% міжбітовий

інтервалу

інтервалу

На рис 34 видно, що можна підвищити швидкість передачі даних в порівнянні з вказаною в стандартах (див табл 31) Збільшення довжини кабелю веде до зростання ємності лінії і зростанню часу перемикання сигналу, що обмежує, таким чином, швидкість передачі даних Проте ви можете помітно збільшити довжину кабелю і швидкість передачі даних в порівнянні з обмеженнями, встановленими стандартом EIA-232D

Рис 34 Залежність максімольно допустимого часу перемикання від інтервалу між бітами для стандортов RS-232C, EIA-232D та Рекомендації MKKTTV28

Рис 33 Залежність швидкості наростання вихідної іопряженія від ємності навантаження для MAX220/232A / 233A/242/243

Зниження споживаної потужності і режим відключення

Різні види портативного обладнання – від зчитувачів штрихового коду до підводних реєстраторів даних – використовують лінії звязку за стандартом EIA-232D Мінімальний рівень енергоспоживання – одне з основних вимог до виробів такого роду, так як більшість портативних пристроїв має батарейне живлення Зниження споживаної потужності прийомопередавачами, що використовують інтерфейс EIA-232D, стає важливим фактором, так як у міру зменшення струму споживання в мікросхемах КМОП витрата енергії в схемах інтерфейсу становить істотну частину від загального рівня енергоспоживання (схеми на елементах КМОП застосовуються в більшості портативних пристроїв через зниженою споживаної потужності в порівнянні з біполярними структурами)

Очевидний спосіб зниження рівня енергоспоживання – відключити всі або частина пристрою при появі такої можливості Проте в деяких випадках лінії трансляції сигналу повинні постійно перебувати в активному режимі Тоді необхідно вибирати приемопередающие схеми з мінімальним споживанням струму в стані спокою У тих випадках, коли робота відбувається з перериванням і вхідні кола можуть періодично відключатися, слід застосовувати приймачі з мінімальним струмом в режимі відключення

Для порівняння на рис 35 показані рівні споживання енергії різними інтерфейсними ІС фірми Maxim Хоча струми споживання мікросхем MAX222/242

MAX232A/233A/243 в безперервному режимі однакові (13,5 мА), в режимі рериванія середнє значення струму, споживаного ІС MAX222/242, менше для

робочого циклу (співвідношення часу передачі і часу відключення), що свідчить похила лінія З іншого боку, ІС MAX220, якої немає режиму відключення, має перевагу перед ІС MAX222/242, гда передача даних займає більше двох тре-й (67%) часу робочого циклу (що демон-Грір вертикальна пунктирна лінія), ри цьому необхідно враховувати, що порівняй-ie зазначених рівнів споживання енергії ■ ранічена швидкістю 40 Кбіт / с, яка пре-тьна для MAX220 Отже, при виборі схем

герфейса за стандартом EIA-232D, приймаючи увагу зниження споживання енергії, лбходімо враховувати конкретне застосування оотношеніе часу передачі і часу від-чення Так, наприклад, ІС MAX220 має « спокою 0,5 мА, а ІС MAX222/242 – струм споживання 1 мкА в режимі відключення

Джерело: Ленк Д, 500 практичних схем на популярних ІС: Пер з англ – М: ДМК Пресс, – 44 с: Ил (Серія «Підручник»)