便攜式設計中I/O端口共享的設計挑戰
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在便攜式設備中，和UART (通用異步收發器) 信號通道共享USB I/O接口是很常見的。設計人員為此采用了模擬開關，如圖1所示。
圖1
UART接口用于系統軟件更新，故用戶一般將很少使用這一功能，從而避免了外部I/O連接器占用空間與增加額外的成本。為了便于調試和開發起見，設計人員通常寧愿讓這類應用與USB端口共享數據通道。
另一個流行趨勢是在USB信號和音頻信號間共享微型USB連接器。圖2顯示了最常用的應用共享方式。
圖2
在這個應用中，負信號將經由電容的音頻信號路徑之后出現。但普通的單電源系統無法接收負信號，這可能會引起預想不到的泄漏或損害。在某些情況下，模擬開關能夠耐受負信號而不會崩潰，但信號的負擺動會產生無法預料的通道串擾，大幅降低OFF隔離性能，甚至可能致使應該關閉的通道處于打開狀態。
圖3
低功耗穩健I/O設計的挑戰
UART/USB共享應用存在一個隱憂，即信號電平有可能超過內部系統的電源電壓。電池供電設備電源的I/O電壓通?？蛇_3.3V。如果我們把這個I/O電壓用作模擬開關的電源，則USB低速/全速信號電平在3.0到3.6V間，這時就存在系統工作時輸入信號電平超過電源電壓的風險。另一個問題是，如何在系統處于“斷電”狀態時對系統進行保護。通常，這需要一個穩定的電源以實現模擬開關的高阻抗狀態。
針對這些問題有兩種解決方案。其一是把電池電源用作模擬開關VCC，但這依賴于系統的放電極限，亦即若系統允許電池放電電壓在3.6V以下 (不幸的是往往如此)，則第一個問題還是沒有得到解決。此外，在大部分時間里，電池電源電壓都高于系統的I/O電壓 (3.3V)，這意味著邏輯選擇引腳的電平可能大大低于電源電壓，可能導致很大的電流泄漏產生。所以，為了防止電流泄漏，邏輯選擇引腳中需要增加一個電平移動IC。圖4例示了這一點。
圖4
第二種解決方案如圖5所示。
圖5
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