为便携应用选择合适的低成本USB开关

随着通用串行总线(USB)在便携或手持应用中日趋流行，具有超低功耗的高质量开关在实现这种连接解决方案方面充当着重要角色。受消费者的需求驱动，设计人员需要不断创新、加速设计进程并帮助缩短制造周期，在这种情况下，可靠的低成本的USB开关已经成为其中的关键组件。 　　

USB已经成为PC与外备进行通信的最通用标准。键盘、打印机、网络摄像机、数据存储设备、移动电话、MP3播放器、数码相机和游戏机等设备都可以通过USB接口与PC连接起来。USB应用厂商论坛(USB-IF)为USB设立了标准，设备必须通过严格的测试后才能获得USB认证。这样才能确保所有通过USB论证的软件程序、连接器、线缆、信号驱动器和接收器能够相互兼容。

USB采用双线半双工系统来传输数据。USB线缆还包括5V电源线和地线，使得U盘、网络摄像机和键盘等低功耗设备需要使用电池。USB-IF会对USB信号进行严格的测试，以确保其符合标准。眼状图(eye diagram)是一项重要测试，它可以在单一视图上显示出所有可能的比特置换覆盖(bit permutations overlaid)。　　

设计师在选择USB开关时，必须考虑以下几个因素：

导通电阻。导通电阻随着偏置电压、温度和电源的不同而变化，接收器能接收到的信号幅度也随这些参数而改变。导通电阻随偏置电压的变化还会引起上升沿和下降沿，显示出不同的电阻值，因此导致在眼图上出现糟糕的交叉。通常，导通电阻越小，随参数的变化也越小。导通电阻保持在5欧姆以下是很重要的。

电容和带宽。电容值应该维持在15皮法以下，而带宽应该高于400MHz。开关的布线必须精心设计，以维持电容的对称性。

传输延迟。CMOS开关可以模拟成串联电阻，为通过它们的数字信号增加最小的延迟。延迟时间用皮秒来度量，仅仅限于信号经过裸片所需要的时间。

供电电源。对于低速或全速USB，规定的信号幅值是3.3V，上下浮动10%。

开关保护。USB标准规定USB设备的数据线在24小时周期内必须能够承受与5V电源线的短路。实现该标准的最简单的方法就是采用一个电阻来限制电流。因此，最普通的解决方案是使用一个供电电压为5V的开关。

作者：Eva Murphy

高级应用工程师

开关与复用器事业部

Padraig Fitzgerald

IC设计工程师

美国模拟器件公司