什么是傳輸門（模擬開關(guān)）

本應(yīng)用筆記描述了輸電門的用途和基本操作。本文解釋了如何使用傳輸門快速隔離多個(gè)信號(hào)，同時(shí)對電路板面積的投資最少，并且這些關(guān)鍵信號(hào)的特性下降可以忽略不計(jì)。DS3690是示例器件。

基本操作

傳輸門或模擬開關(guān)被定義為一種電子元件，它將選擇性地阻止或傳遞從輸入到輸出的信號(hào)電平。該固態(tài)開關(guān)由pMOS晶體管和nMOS晶體管組成?？刂茤艠O以互補(bǔ)方式偏置，因此兩個(gè)晶體管要么打開，要么關(guān)閉。

當(dāng)節(jié)點(diǎn)A上的電壓為邏輯1時(shí)，互補(bǔ)邏輯0施加于節(jié)點(diǎn)/A，允許兩個(gè)晶體管在IN到OUT處傳導(dǎo)和傳遞信號(hào)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)/A上的電壓為邏輯0時(shí)，互補(bǔ)邏輯1施加到節(jié)點(diǎn)A，關(guān)閉兩個(gè)晶體管，并在IN和OUT節(jié)點(diǎn)上強(qiáng)制高阻抗條件。這種高阻抗條件代表DS3690通道可能反映下游的第三種“狀態(tài)”（高、低或高阻態(tài)）。

原理圖（圖1）包括IN和OUT的任意標(biāo)簽，因?yàn)槿绻@些標(biāo)簽被反轉(zhuǎn)，電路將以相同的方式工作。這種設(shè)計(jì)提供了真正的雙向連接，而不會(huì)降低輸入信號(hào)。

圖1.傳輸門的示意圖。

傳輸門的公共電路符號(hào)描述了電路操作的雙向性質(zhì)（圖 2）。

圖2.電路符號(hào)。

傳輸門的用途是什么？

傳輸門通常用作邏輯電路的構(gòu)建模塊，例如D鎖存器或D觸發(fā)器。作為獨(dú)立電路，傳輸門可以在熱插入或拔出期間將一個(gè)或多個(gè)組件與實(shí)時(shí)信號(hào)隔離。在安全應(yīng)用中，它們可以有選擇地阻止關(guān)鍵信號(hào)或數(shù)據(jù)在未經(jīng)適當(dāng)硬件控制授權(quán)的情況下傳輸。

圖3中的連接方案設(shè)計(jì)用于隔離微處理器和存儲(chǔ)器組件之間的I/O總線，以防存儲(chǔ)器被移除。SRAM以物理方式安裝在可移動(dòng)存儲(chǔ)卡上;DS3690傳輸門用于隔離通過連接器路由的各種信號(hào)。

圖3.DS3690典型應(yīng)用電路

SRAM的接地連接通過連接器反饋，以下拉DS3690芯片使能（/CE）引腳。此操作在安裝存儲(chǔ)卡時(shí)啟用傳輸門。

DS3690有什么獨(dú)特之處？

大量獨(dú)立通道可減少元件數(shù)量

DS3690具有26個(gè)獨(dú)立通道，具有當(dāng)今市場上最高的總線寬度。大多數(shù)商用傳輸門配置為容納 2、4 或 8 個(gè)離散信號(hào)。以圖3為例，該SRAM要求在移除卡時(shí)隔離25個(gè)離散信號(hào)。使用傳統(tǒng)的8位傳輸門，設(shè)計(jì)人員必須放置四個(gè)獨(dú)立的元件來隔離該SRAM，從而顯著增加最終元件數(shù)量和專用PC板面積。

小封裝節(jié)省電路板空間

DS3690采用5mm x 11mm TQFN封裝，整個(gè)總線隔離工作只需要55mm2的印刷電路板面積。如果設(shè)計(jì)人員選擇了 8 位傳輸門，那么最激進(jìn)的封裝是每個(gè)占用 51.5mm2 的 SSOP。考慮到最小的信號(hào)路由余量，四個(gè)8位元件的占用空間將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過200mm2，以實(shí)現(xiàn)與單個(gè)DS3690相同的功能。

高效的信號(hào)路由，實(shí)現(xiàn)更好的性能

多個(gè)8位元件所需的額外電路板面積也使PC板布局工作復(fù)雜化：不同的走線長度可能導(dǎo)致關(guān)鍵時(shí)序事件上的不同信號(hào)偏斜。此外，所選的四個(gè)8位元件可能沒有相同的傳播延遲，從而進(jìn)一步加劇了最終系統(tǒng)的工作裕量。DS3690的26個(gè)并行數(shù)據(jù)通道（圖4）導(dǎo)致通道間糾偏不超過1ns。

使用TQFN封裝，所有信號(hào)都可以方便地在總線的物理方向上路由。最后，為了方便和應(yīng)用靈活性，設(shè)計(jì)人員決定將信號(hào)分配到DS3690的26個(gè)通道之一。

圖4.建議的信號(hào)路由。

為應(yīng)用程序增加安全性

在某些基于安全性的應(yīng)用中，無引線TQFN封裝增加了外部探測的另一層物理安全性，因?yàn)闆]有裸露的引腳可供接觸。

結(jié)論

DS3690發(fā)送門可用于快速隔離多個(gè)信號(hào)，只需在電路板面積上投資極少，且關(guān)鍵信號(hào)特性的下降可以忽略不計(jì)。

審核編輯：郭婷