摘要：HIN2xxE系列是由+5V單電源供電的高速RS-232收發電路，符合EIA RS-232C和V.28規范，以電源功耗低為顯著特點，廣泛應用于ISDN和高速調制解調器，尤其是電池供電系統中。文中主要介紹HIN2xxE系列電路的原理、特性和典型應用。

    關鍵詞：RS-232 電荷泵 關斷模式

1 概述

Intersil公司的HIN2xxE系列RS-232發送器/接收器包括HIN202E、HIN206E、HIN207E、HIN208E、HIN211E、HIN213E、HIN232E等，符合美國電子工業協會（EIA）的高速RS-232C與V.28規范，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TTL/CMOS接收器輸出；

·具有多個發送器

―+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Vcc
TOUT	發送器輸出端（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GND
Rout	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
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（HIN213E的R4與R5除外），并且發送器被關閉

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	+5	2	2	4	無	0
HIN206E	+5	4	3	4	有	0
HIN207E	+5	5	3	4	無	0
HIN208E	+5	4	4	4	無	0
HIN211E	+5	4	5	4	有	0
HIN213E	+5	4	5	4	有	2
HIN232E	+5	2	2	4	無	0

3 HIN2xxE系列芯片的工作原理

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

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。

    3．2 發送器

發送器是將輸入的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。在惡劣的條件，所有的發送器驅動3kΩ的負載電阻、Vcc=4.5V、溫度達到允許的工作溫度時，發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。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（數據信號發送速率選擇）。