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)在實現(xiàn)這種連接解決方案方面充當著重要角色。受消費者的需求驅(qū)動，設(shè)計人員需要不斷創(chuàng)新、加速設(shè)計進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與外備進行通信的最通用標準。鍵盤、打印機、網(wǎng)絡(luò)攝像機、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備、移動電話、MP3播放器、數(shù)碼相機和游戲機等設(shè)備都可以通過USB接口與PC連接起來。USB應(yīng)用廠商論壇(USB-F)為USB設(shè)立了標準，設(shè)備必須通過嚴格的測試后才能獲得USB認證。這樣才能確保所有通過USB論證的軟件程序、連接器、線纜、信號驅(qū)動器和接收器能夠相互兼容。

　　USB采用雙線半雙工系統(tǒng)來傳輸數(shù)據(jù)。USB線纜還包括5V電源線和地線，使得U盤、網(wǎng)絡(luò)攝像機和鍵盤等低功耗設(shè)備需要使用電池。USB-IF會對USB信號進行嚴格的測試，以確保其符合標準。眼狀圖(eye diagram)是一項重要測試，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)計師在選擇USB開關(guān)時，必須考慮以下幾個因素：

　　- 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，以維持電容的對稱性。

　　- 傳輸延遲。CMOS開關(guān)可以模擬成串聯(lián)電阻，為通過它們的數(shù)字信號增加最小的延遲。延遲時間用皮秒來度量，僅僅限于信號經(jīng)過裸片所需要的時間。

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

　　- 開關(guān)保護。USB標準規(guī)定USB設(shè)備的數(shù)據(jù)線在24小時周期內(nèi)必須能夠承受與5V電源線的短路。實現(xiàn)該標準的最簡單的方法就是采用一個電阻來限制電流。因此，最普通的解決方案是使用一個供電電壓為5V的開關(guān)。