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Maxim 的 MAX232 于 20 世紀 80 年代末推出，它具有雙驅(qū)動器、雙接收器以及 +/-10 V 電源軌，使得 RS-232 接口變得非常簡單——所有這些都來自單個 +5 V 電源。

20 世紀 80 年代末，Maxim Integrated 公司推出 MAX232 時，串行端口仍然是微型計算機和工業(yè)設備的標配，但支持它們卻十分棘手。RS-232 需要正負電壓，通常在 +/-12V 左右，而像 MC1488/1489 這樣的傳統(tǒng)驅(qū)動器需要雙極性電源，這在當時新興的單軌 +5V 數(shù)字邏輯領(lǐng)域已經(jīng)不再適用。

MAX232 通過集成發(fā)送和接收通道，并僅使用四個外部電容即可生成自身的 +/-10V 電源軌，從而解決了這個問題。這種組合將原本笨拙的模擬接口變成了一個即插即用的模塊。它使得小型電路板、微控制器系統(tǒng)和嵌入式產(chǎn)品無需專用電源軌即可使用全電壓 RS-232 功能。而且，它定義的功能至今仍被無數(shù)的克隆產(chǎn)品和衍生產(chǎn)品所沿用。

將雙極端口折疊成一個封裝

要理解 MAX232 的重要性，不妨看看它所取代的器件。經(jīng)典的 RS-232 設計采用獨立的驅(qū)動芯片和接收芯片——通常是用于正負擺幅的雙極型線路驅(qū)動器和用于接收信號的比較器——所有芯片均由穩(wěn)壓的 +/-12V 電源供電。這種架構(gòu)可以追溯到小型計算機時代，當時多電源供電很普遍，而 RS-232 還被視為一種長距離電氣接口，而非簡單的點對點串行端口。

相比之下，MAX232 完全采用 +5V 電源。其內(nèi)部，一對開關(guān)電容泵將電源電壓加倍，產(chǎn)生一個未經(jīng)穩(wěn)壓的 +10V 電源軌，然后將其反相為 -10V，足以滿足 RS-232 標準中邏輯“1”為負、邏輯“0”為正的要求。兩個驅(qū)動級接收 TTL 或 CMOS 輸入信號，并將其轉(zhuǎn)換為 RS-232 信號，同時保持標準要求的反相極性。另一方面，兩個接收通道可接受約 +/-3V 至 +/-25V 的輸入電壓，并產(chǎn)生純凈的 5V 邏輯輸出。

這款器件問世之時，嵌入式設備的電源設計正趨于精簡，而它能夠僅通過單路邏輯電源軌實現(xiàn)完全兼容的RS-232鏈路，這無疑是一項突破。與早期設計不同，MAX232的泵浦電源軌無需外部穩(wěn)壓，閾值也無需偏置網(wǎng)絡。只要電容值和ESR值符合數(shù)據(jù)手冊的要求（最初為1 μF，后期的MAX232A為0.1 μF），它就能產(chǎn)生穩(wěn)定的正負線路電壓，并以高達約120 kbit/s的速度驅(qū)動標準RS-232負載。

這種集成使得 MAX232 自然適用于微控制器到 PC 的連接、測試設備、調(diào)制解調(diào)器接口以及需要 RS-232 電平但不需要專用雙電源電路的工業(yè)硬件。它有效地將整個接口簡化為一個 IC 封裝和四個現(xiàn)成的電容器。

充電泵、接收器和驅(qū)動器正在工作

該器件內(nèi)部架構(gòu)看似簡單，實則不然。電荷泵部分由兩個振蕩器驅(qū)動的開關(guān)組成，分別驅(qū)動一對飛跨電容。其中一級將+5V倍壓至約+10V，另一級則將該電壓反相產(chǎn)生-10V。兩個儲能電容分別穩(wěn)定每個輸出。這些輸出并非通用電源；它們的作用僅僅是確保RS-232接口在兼容負載上的電壓保持在規(guī)格范圍內(nèi)。

每個發(fā)射通道都使用這些電源軌來產(chǎn)生正確的雙極性輸出擺幅。負載運行時，電壓會略有下降，但在電纜遠端仍保持在 RS-232 的最低 +/-5 V 要求之上。短路保護和限流功能可防止驅(qū)動器在接線錯誤或插入非常規(guī)串行硬件時過載。

在接收端，每個輸入信號都連接到一個內(nèi)置遲滯的比較器。這使得 MAX232 具有出色的抗干擾能力，能夠有效應對緩慢或噪聲較大的邊沿、市電干擾以及工業(yè)環(huán)境中常見的布線問題。只要輸入信號跨越大約 +/-3V，接收器就能產(chǎn)生干凈的 TTL 電平轉(zhuǎn)換，并具有足夠的裕量來滿足下游邏輯電路的要求。

這種架構(gòu)使 MAX232 能夠容忍接線錯誤以及長期使用的串行端口中常見的不可預測的信號。在很多方面，它相當于 RS-232 版的μA741 運算放大器：集成恰到好處的內(nèi)部功能，使原本棘手的模擬電路工作變得簡單可控。

一個從未消失的模板

MAX232 的影響力與CD4000 系列的持久影響力以及 741 的普及程度相呼應。與這些設備一樣，它將一類電路提煉成一個可重復使用的抽象概念。

Maxim 證明采用電荷泵供電的 RS-232 收發(fā)器可行后，它便成為了標準型號。隨后各種衍生產(chǎn)品迅速涌現(xiàn)：MAX232A 將電容尺寸縮小至 0.1 μF，MAX202 系列器件提升了靜電放電防護能力，而 MAX3232 型器件則將該概念擴展到了 3.3 V 系統(tǒng)。幾乎所有主流模擬電路廠商都紛紛推出了類似產(chǎn)品，使得“兼容 MAX232”成為一項功能性描述。

即使USB在消費級硬件領(lǐng)域取代了RS-232，MAX232及其后續(xù)產(chǎn)品仍然廣泛應用于嵌入式設計、工業(yè)控制器、數(shù)控系統(tǒng)、實驗室儀器和電信設備中。在這些應用中，許多仍然使用DB9連接器和長距離電纜，RS-232的高噪聲容限和簡單的點對點協(xié)議仍然是其重要的賣點。

就像英特爾的 1103 DRAM和2708 EPROM一樣——它們各自定義了一種功能，并被其他產(chǎn)品在數(shù)十年間不斷迭代改進——MAX232 創(chuàng)建了一種穩(wěn)定的接口模型，其壽命甚至超過了它誕生的時代。時至今日，它仍然在出貨，因為它解決的問題與當初一樣簡潔高效。

https://www.allaboutcircuits.com/news/max232-the-single-supply-transceiver-that-shrunk-rs-232-to-one-chip/

（來源：編譯自allaboutcircuits）

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