應用研究為了滿足USB外設間的直接接口要求，高端的手機設計如基于CDMA 2000平臺都采用了USB OTG。新的主機談判協議 (HNP) 使得手機可以充當主機或作為外設，能將圖片等文件直接輸出至打印機。它還比UART輸出等串行I/O提供更高的數據傳輸率 (12Mbps)。但典型的設計仍會保留UART輸出，利用高帶寬模擬開關在USB和UART功能間切換，以便于維護和提供線纜選擇的靈活性。出于同樣的設計美觀考慮，模擬開關也可用于USB I/O和音頻耳機輸出之間的引腳共享。通過這一共享特性，笨拙的耳機連接器可由小型串行數據I/O所替代，以實現更小巧的設計。除引腳共享外，模擬開關還可廣泛應用于便攜式設計中USB總線的上拉控制。如圖2所示，當VBUS供電電壓被斷開后，到D+的上拉電阻(1.5K歐姆)應在10秒內與3V終端斷開。在VBUS導通時，開關應以極小的導通阻抗提供最少的衰減，以便降低功耗及DC壓降。快捷半導體的1歐姆模擬開關(FSA1156)的截止漏電流低至20nA，并提供8KV ESD(HBM)總線保護，因而特別適合這類應用。圖3顯示了模擬開關的另一種應用，即用于數碼相機(DSC)或手機等便攜式設計的總線隔離。這種隔離十分重要，可保護內部ASIC免受外部噪聲干擾。此外，對于帶USB OTG接口的高端便攜式設計，USB PHY與外部世界的隔離可進一步減少兩用設備之間(如兩部手機)觸發錯誤會話請求協議(SRP)脈沖的潛在危險。在這類應用中，當串行總線被切斷后，便需卓越的截止隔離功能。若數據總線被激活，則需要模擬開關提供高帶寬性能以減少確定性抖動。快捷半導體的雙重單刀單擲(SPST)開關FSA1256具有300MHz帶寬和提供-70db截止隔離性能，可以全速通過USB 2.0而無明顯邊緣失真，因此特別適合于這類應用。其超小型MicroPakTM封裝(僅占用2.56mm2的PCB面積)更針對嚴格空間要求的便攜式設計而優化。如何選擇合適的USB模擬開關除對以上應用的建議外，我們現進一步探討開關規范和整體系統信號完整性之間的關聯。大多數便攜式設計現在仍采用12Mbps數據吞吐量的全速I/O。數據信號的上升和下降時間由4ns至20ns不等。當此低邊緣的信號(20ns上升/下降時間)經過開關時，開關可看到信號從低到高幾乎全軌的慢慢轉變。當信號通過開關后，信道導通電阻(RON)將被電壓瞬態輸入所調制，并且可能由于導通電阻的變化而引起相位延遲差異。這一差異隨后會導致相位抖動，因此需要帶有低導通平滑阻抗(RFLAT(ON))的模擬開關。但是，過于強調平滑性會誤導設計者。事實上，較低的導通阻抗和阻抗平滑性會導致更高的導通電容，從而降低開關帶寬。低帶寬的模擬開關對于全軌變動的快速上升/下降時間信號可能會帶來更多的確定性抖動。因此必須考慮偏移和帶寬之間的折衷。快捷半導體的FSUSB11開關具有350MHz帶寬，并提供良好的偏移性能(典型值為150ps)。圖4顯示了工作于12Mbps全速模式下USB開關的AC波形，其附加抖動只有1.25ns(峰值至峰值)。USB開關對單位間隔抖動的影響低于2%，而且不會影響驅動器邊的抖動預算。超低RON平滑(0.2歐姆)和差分信道阻抗有助于減少傳輸延遲差異，并最終將確定性抖動減至最小。傳輸延遲很小，這對D+和D-線的偏移影響微不足道。得益于這一超低RON平滑，上升和下降時間的不對稱性僅限于USB規范的10%之內。像飛兆半導體的FSUSB11模擬開關便非常適合這類應用，如圖1所示。線路板布線建議在對USB信號進行布線時，設計者可使用一些布線技巧來加快PCB設計進程。首先，差分信號的跡線長度差異必須減至最小，以優化信道間的偏移，從而降低確定性抖動。此外，開關必須放置在靠近USB驅動器輸出的地方，作為驅動輸出的集總負載。這一安排有助于減少反射或逆程損耗，并且提高EMI性能。USB驅動器和連接器之間的跡線長度應減至最少，以獲得最好的信號完整性，否則跡線感應可能會與模擬開關的導通電容一起降低數據路徑的帶寬。這會使信號邊緣惡化，引起更大的附加抖動。為了減少靜態功耗，建議采用選擇性控制信號在0至VCC間切換。除了在四層設計中電源和接地之間的自然去耦電容外，額外的去耦電容(1mF和0.1mF)也需要放置在靠近USB開關VCC引腳的地方，帶來更好的導通阻抗平滑和較低的附加抖動。結語隨著便攜式設計對USB功能需求的增加，具有高ESD和截止隔離性能的寬帶模擬開關正廣泛地用于PDA、手機和數碼相機等應用中，在提供可靠性能的同時實現更富吸引力的輕巧設計。通過小型連接器降低外部引腳連接的發展趨勢，將進一步驅動模擬開關在這類設計中的使用。與PCB可靠地連接的微型封裝如MicroPakTM等，更為PCB空間受限的便攜式應用帶來額外的優勢。(mbbeetchina)