【摘 要】
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随着科技的进步,通信对于日常生活越来越重要,RS-485标准由于其传输距离远、传输距离快、适用性强的特点,在工业、农业、军用等领域都有着较为广泛的市场,收发器在RS-485标准的通信中具有关键作用,因此对于RS-485收发器的研究具有重要意义。本文对限摆率RS-485收发器中关键技术进行了研究,根据RS-485总线收发器的工作原理将整体电路划分为接收电路与发送电路两大部分,关键技术为:（1）接收电
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随着科技的进步,通信对于日常生活越来越重要,RS-485标准由于其传输距离远、传输距离快、适用性强的特点,在工业、农业、军用等领域都有着较为广泛的市场,收发器在RS-485标准的通信中具有关键作用,因此对于RS-485收发器的研究具有重要意义。本文对限摆率RS-485收发器中关键技术进行了研究,根据RS-485总线收发器的工作原理将整体电路划分为接收电路与发送电路两大部分,关键技术为:（1）接收电路中的高速迟滞比较器（2）发送电路中限摆率驱动电路（3）总线引脚±15k V其余引脚±8k V的ESD防护电路。接收电路还包括输入模块、输出驱动电路,发送电路包括过温保护电路、控制电路。在确定了详细的设计指标后采用格罗方德0.18um BCD工艺设计了一款基于RS-485通信标准的限摆率收发器,借助cadence spectre仿真工具设计各模块的晶体管级电路结构并通过前仿真验证。通过仿真结果可以得出,本文所设计收发器在全温度范围（-55℃～125℃）、全电压域（4.5V～5.5V）、全工艺角下,接收电路差分输入阈值电压在-200m V～-50m V之间,当接收电路两输入端口A、B的输入电压为-7V时,最小输入电流为-57.6u A,输入电压为12V时,最大输入电流为58.5u A,最小输入阻抗为134kΩ。最大上升下降延时分别为19.84ns、19.93ns,输出逻辑高电平最小值为4.25V,输出逻辑低电平最大值为175m V,短路电流最大值为67.6m A,高阻输出泄漏电流最大值为3.3n A。发送电路输入逻辑低电平最大值为0.9V,输入逻辑高电平最小值为1.9V。在空载与挂接54Ω、100Ω负载时,差分输出电压最小值为2.25V,共模输出电压最大值为2.75V。N管支路短路电流最大值为222.6m A,P管支路短路电流最小值为-206m A。高阻输出泄漏电流均在2u A以下。在20Mbps传输速率下,上升下降延时分别为5.56ns～15.3ns、6.18ns～16.6ns,上升下降时间分别为1.11ns～2.92ns、1.08ns～2.39ns。在限摆率的250kbps传输速率下,上升下降延时分别为480ns～817ns、480ns～818ns,上升下降时间分别为719ns～1027ns、719ns～1027ns。发送电路过温保护电路的最大关断温度为188℃,最小复位温度为144℃。此外,为防止静电放电对芯片内部电路造成损伤,本文针对输入逻辑引脚、输出逻辑引脚、电源地间设计了±8k V的ESD防护电路,针对总线引脚采用DDSCR结构设计了±15k V ESD保护电路。在通过前端设计达到设计指标要求的基础上,使用virtuoso软件完成了限摆率RS-485收发器的版图设计,芯片面积为2.49mm2并通过DRC、LVS、ERC验证。结合电路图完成电路后仿真,并送出流片。
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