用于超便携式设备和消费电子USB 2.0高速设计的模拟开关

1、用于超便携式设备和消费电子usb 2.0高速设计的模拟开关因为pc主机与便携式设备如手机之间所需的数据吞吐量不断增大， 2.0高速i/o (480mbps) 在便携式应用领域的用法日益增多。在功能性的需求带动下，外设设备控制器或基带处理器需要接入usb端口，以便与外部pc主机举行通信。在这类应用中，高速usb开关需要用来满足市场对于更迅速的上载和下载需求。本文将举例解释如何用法高速usb开关减低整体应用的设计复杂性。此外，本文会提供一些设计建议，以解决高速设计的带宽限制和眼开难题。还会描述具体的设计计划，解释如何利用沿着数据路径的开关将附加颤动减至最小，并且符合高速usb眼罩要求。新兴应用示例

2、因为3g手机的功能聚合增多，mp3播放器或数字相机等功能现需要系统存储器之外的附加存储器。市场现行普通的解决计划是用法可移除存储器，如sd卡或更小型的mmc卡。随着更多的视频流功能在市场上浮现，如tv节名目制，将来高端手机设计的硬盘功能需要具备更高的存储量和更低的成本。硬盘手机的一项独到功能是usb 2.0的高速能力，可在pc主机和手机之间达到480mbps数据吞吐量，而且usb 1.1全速模式提供更快的上载和下载档案速度。然而，传统的全速usb模式仍然存在于基带处理器中，用以满足其它功能需求如地址本同步等。现有的架构是硬盘控制器在基带处理器的外面。但不幸地，usb串行数据线路不能挺直扎在一起

3、分享通用的微型usb，由于两条d+ 线路都具有1.5k上拉。即使其中一个usb输出停用，悬挂在数据上的迹线也会由于usb高速信号具有高摆率 (升高/下降时光快至500ps) 而引起信号反射，结果会带来高速眼罩方面的风险。本文稍后将研究如何将高速usb信号的dc和ac眼开辟至最大。图1所示为这类应用的多个解决计划。在这个图中，高速usb开关位于两个usb输出之间，分享同一个d+/d- 衔接器，这样当其中一个usb口不在通信状态时，对应的多余迹线可以被有效地切断。固然，图1的架构还适用于纤细型手机设计，需要在高速usb端口和基带处理器的uart输出之间分享usb衔接器。图1 高速低功率(设计挑战和

4、解决计划如前所述，为了将usb高速眼图的眼开辟至最大，ac和dc因素都需要加以考虑。dc因素主要指usb开关的dc插入损耗，要求开关具有低导通阻抗。当终端为45时，导通阻抗为10的开关为400mv高速usb输入提供327mv输出信号摆幅。推举用法低导通阻抗的开关来提高噪声裕量。但假如过于强调最小插入损耗或低导通阻抗，可能会误导设计人员作出错误的开关挑选。相位颤动和相位降级等ac效应会带来更高不符眼开要求的风险。相位颤动的主因之一是沿着数据路径的带宽较低，造成信号确实定性颤动。此外，开关的较高带宽会容许高阶谐波成分 (高速usb数据的三次谐波为720mhz) 通过，从而加速信号边沿的升高/下降时

5、光。这些高频成分使得信号规律变换远离于所需的掩膜。便携式设计应用讲求卓越的esd庇护性能，通常用法外部esd庇护以满足系统的esd需求 (普通 >15kv)。这些庇护二极管需要当心挑选。它们的寄生由1pf 至 10pf不等。esd电容通常会给开关带来很重的负担，导致带宽曲线迅速变幻。在这些应用中，低电容esd抑制器很受欢迎。但是，假如模拟开关本身具有较大的带宽，将可为外部esd庇护器件带来更多的电容性负载预算和更多的挑选。假如降低esd寄生电容，数据路径将会获得更高的带宽。为了将反射降至最低，抱负状况下usb开关应很逼近usb控制器从而被视为输出的挺直负载。这是基于usb控制器输出相对于

6、usb眼罩有足够的裕量的假设。在有些设计中，usb控制器输出具有相对较慢的升高或下降沿以及较小的输出幅度，将usb开关放在距离usb控制器相对远一点的位置会有利于降低开关寄生电容对输出的影响。这样会降低升高下降沿的失真,但是要付出信号反射的代价。所以这里在信号反射和升高及下降沿低垂之间存在一个权衡。建议将esd庇护器件尽量逼近衔接器置放。固然，沿着数据路径的迹线和线头长度越短，越能提高信号的带宽，从而充实相位颤动性能。便携式usb设计的另一个难题是电源。许多手机的管理单元具有3.3v 和2.7v输出，但建议用法3.3v电源为图1所示应用的模拟开关供电，以达到全速模式下的2.8v最小voh 输出要求。这是由于假如主机惟独全速能力，高速外设便需要在全速模式下工作。此外，模拟开关的功耗很少 (静态 结语新一代的手机将结合新兴的usb otg i/o和更高的吞吐量以满足将来的多媒体应用需求，因此，