应用笔记 4653

模拟开关FAQ

By: Micheal Scherrenburg

摘要 : 这篇应用笔记解答了关于模拟开关的常见问题(FAQ),这些FAQ涉及Maxim模拟开关的应用。

这篇文档总结了在新设计或现有设计中,使用Maxim各种模拟开关时遇到的常见问题(FAQ)。这些问题按照特定的应用领域进行分类,有些问题可能出现在多个类别。

另请参考:

LAN问题

  1. MAX4890如何通过以太网信号,包括吉比特以太网,器件带宽只有650MHz?
  2. 我不能用MAX4890传输625Mbps的LVDS信号,但为何可以传输1Gbps的以太网信号? 请解释。
  3. MAX4890不能正确传输以太网信号,输出信号被严重削波,如何解决?
  4. 在确定设计到我的电路之前,如何对MAX4890进行评估和验证?

PCI Express®问题

  1. MAX4888/MAX4889的每对开关引脚,如NC1+和NC1-,必须用来切换一对差分信号吗?
  2. Maxim的哪些产品可以用来切换SGMII?
  3. Maxim的哪些产品用来切换XAUI信号?
  4. 我需要仿真的应用包含MAX4889B和MAX4889C,Maxim可以提供哪些支持资源?
  5. 可以切换完全不同类型的信号吗,比如用MAX4889切换SATA或者LVCMOS?
  6. 在PCIe®热插拔应用中,使用MAX4950有什么要求么?
  7. 为什么Maxim没有提供MAX4950的IBIS模型?
  8. 我需要切换两个XAUI接口,Maxim的哪些芯片适合我?
  9. 我需要切换LVDS接口信号,是否能够使用MAX4889A?

SAS/SATA问题

  1. 在一个使用了MAX4951/MAX4951A/MAX4951B和MAX4951AE的系统中,Maxim如何测量SATA眼图?
  2. Maxim能够提供MAX4951/MAX4951A/MAX4951B/MAX4951AE的布线设计指南吗?
  3. 当我对MAX4951/MAX4951A/MAX4951B/MAX4951AE进行SATA兼容性测试时,得到的眼图开度很小,尤其是上部内侧边缘。如何得到更多的裕量?
  4. 对于系统中放置MAX4951/MAX4951A/MAX4951B/MAX4951AE的位置是否有一个通用的设计指南?
  5. 我需要对应用中的MAX4951/MAX4951A/MAX4951B/MAX4951AE进行仿真,Maxim能否提供这些器件的模型?
  6. 如果先插入eSATA驱动,再为PC机上电,可以识别驱动;但是,如果上电之后再插入eSATA驱动,却不能被识别,如何解决这个问题?

USB问题

  1. 我需要对设计中的MAX4989进行仿真,Maxim可以提供哪些帮助?

视频问题

  1. Maxim是否可以提供MAX4885E在8:1 VGA开关应用中的设计指南?
  2. MAX4888是否可以用于切换VGA RGB信号?
  3. MAX4895E替代了哪些材料清单(BOM)中的器件?
  4. 进行仿真时,MAX4885 IBIS模型不能在Altium®中编译,为什么?
  5. 我想在这样一个应用中使用MAX4895E,SDA1和SCL1由一个插入VGA连接器的监视器供电,MAX4895E自身不供电,该设计是否可行?

其它器件问题

  1. 在MAX4820继电驱动器的数字串行接口,当数据由DIN移入器件时,即使隔了一个写周期(如:/CS变高,然后变低,分隔开写周期),数据输出(DOUT)仍为先前写入器件的数据吗?

LAN问题

Q1. MAX4890如何通过以太网信号,包括吉比特以太网,器件带宽只有650MHz?
A1. 大多数工程师都知道650MHz的带宽足够通过10BASE-T (10Mbps)和100BASE-T (100Mbps,高速以太网)信号。但是,很多人未必知道这个带宽也可满足1000BASE-T (1Gbps,吉比特以太网)的要求。这个认知盲区有可能影响了两电平非归零(NRZ)传输方案在当前市场的推广。

在吉比特以太网中,数据有效载荷划分到以太网电缆的四对双绞线,每对250Mbps。5级脉宽幅度调制(PAM-5)为波特率运用了多种幅度。使用这种机制可以进一步降低传输速率。其结果是1000BASE-T以每秒125M的速度进行数据传输,与高速以太网相同。因此,任何模拟带宽能够满足高速以太网应用的电缆系统都可以应用于吉比特以太网。

对于MAX4890等LAN开关,650MHz带宽足以支持这类应用。

Q2. 我不能用MAX4890传输625Mbps的LVDS信号,但为何可以传输1Gbps的以太网信号? 请解释。
A2. 这是因为使用了不同的编码方式。吉比特以太网仅以每秒125M的速度传输数据。要达到类似性能,LVDS需要以每对125Mbps的速度传输数据。因为吉比特以太网的多脉冲幅度编码机制(PAM-5), 每次可以传输2位,而LVDS每次只能传输1位。

Q3. MAX4890不能正确传输以太网信号,输出信号被严重削波,如何解决?
A3. MAX4890需要切换的以太网信号电平介于V+ (大约3.3V)与GND之间。任何超越这个限制的信号都会被引脚的ESD电路箝位,造成信号削波。这通常不是问题,因为大多数物理设备也在V+和GND之间驱动它们的以太网接口。但是,并非所有应用都是如此,有些物理设备会工作在大约3.3V ±1V偏移!

如果被切换的以太网信号超出了这个门限,主板设计人员必须将信号偏置在合适的区间。用串联电容可以对以太网信号进行隔直。另外,带中间抽头的变压器可以直接将电压偏置到任何直流电压。

Q4. 在确定设计到我的电路之前,如何对MAX4890进行评估和验证?
A4. 联系Maxim客户经理、FAE或客户支持,并申请MAX4980 LAN原型设计评估(EV)板。

将评估板接入您的系统时,需仔细操作。可从这里获取评估板电路原理图。

PCI Express问题

Q1. MAX4888/MAX4889的每对开关引脚,如NC1+和NC1-,必须用来切换一对差分信号吗?
A1. 不是。MAX4888包含了四个隔离的SPDT电子开关,MAX4889包含了8个隔离的SPDT电子开关。每个开关都可以独立于其它开关操作。MAX4889除了切换4对差分信号,也可以切换8个单端信号。

Q2. Maxim的哪些产品可以用来切换SGMII?
A2. 由3.3V供电的MAX4888系列可理想用于这类设计。SGMII切换VIH (最大值)为1.525V的1.25Gbps信号,这完全在MAX4888的处理能力之内。

Q3. Maxim的哪些产品用来切换XAUI信号?
A3. 取决于所切换的XAUI信号的直流偏置,MAX4889B或MAX4889C都是理想选择。请联系当地的客户经理或FAE寻求更多支持。

Q4. 我需要仿真的应用包含MAX4889B和MAX4889C,Maxim可以提供哪些支持资源?
A4. 以下4端口S参数介于每个差分对之间。 Q5. 可以切换完全不同类型的信号吗,比如用MAX4889切换SATA或者LVCMOS?
A5. 可以。在最差工作条件下,MAX4889能够以大约2.2V驱动器输出端。对于更高的电压,导通开关等效为高阻。通过增加1kΩ上拉电阻,用户可以用MAX4889在高速信号和低速逻辑间切换。低速逻辑电平受限于上拉电阻的RC参数。

下图给出了特定开关的输入、输出关系曲线。

特定开关的输入、输出关系曲线

Q6. 在PCIe热插拔应用中,使用MAX4950有什么要求么?
A6. 如果卡被拔出,MAX4950没有检测到负载,检测超时后将停止检测。如果卡在这个时刻之后插入,需要上拉Rx检测引脚,或上拉使能引脚。这样MAX4950会再次检测终端阻抗,检到阻抗表示卡已经插入。

Q7. 为什么Maxim没有提供MAX4950的IBIS模型?
A7. 目前的IBIS模型不太适合处理均衡,这里给出了适当的S参数。请联系Maxim当地办事处获取相关资料。

MAX4950 S参数

Q8. 我需要切换两个XAUI接口,Maxim的哪些芯片适合我?
A8. MAX4889C适用于这个应用,它能够将两个XAUI接口之一切换到第三端。

Q9. 我需要切换LVDS接口信号,是否能够使用MAX4889A?
A9. 可以,MAX4888A和MAX4889A都可以,但须使用3.3V供电电压。MAX4892E同样适用。

SAS/SATA问题

Q1. 在一个使用了MAX4951/MAX4951A/MAX4951BMAX4951AE的系统中,Maxim如何测量SATA眼图?
A1. 进行这个测试需要格外注意,典型情况下,通过PCB边缘的SATA连接器访问MAX4951/MAX4951A/MAX4951B/MAX4951AE,这是唯一合理的途径。可从这里获取如何得到可复现测试结果的方法。

Q2. Maxim能够提供MAX4951/MAX4951A/MAX4951B/MAX4951AE的布线设计指南吗?
A2. 可以,布线设计指南如下所示。

MAX4951/MAX4951A/MAX4951B/MAX4951AE的布线设计指南

Q3. 当我对MAX4951/MAX4951A/MAX4951B/MAX4951AE进行SATA兼容性测试时,得到的眼图开度很小,尤其是上部内侧边缘。如何得到更多的裕量?
A3. 进行该测试时需要格外注意,我们发现进行测量的示波器探头的带宽对眼图裕量的影响很大。可从这里获得眼图开度与示波器带宽的关系。

Q4. 对于系统中放置MAX4951/MAX4951A/MAX4951B/MAX4951AE的位置是否有一个通用的设计指南?
A4. 作为一般性原则,MAX4951/MAX4951A/MAX4951B/MAX4951AE的最佳位置是靠近SATA连接器接口附近。依据SATA源端的线路宽度,可以选择设置boost。如果有任何与MAX4951/MAX4951A/MAX4951B/MAX4951AE相关的布线、布局问题,请与工厂联系。

Q5. 我需要对应用中的MAX4951/MAX4951A/MAX4951B/MAX4951AE进行仿真,Maxim能否提供这些器件的模型?
A5. 当然,Maxim可以提供。可从这里获得SPICE仿真模型;从这里获得IBIS模型。

Q6. 如果先插入eSATA驱动,再为PC机上电,可以识别驱动;但是,如果上电之后再插入eSATA驱动,却不能被识别,如何解决这个问题?
A6. 这不是MAX4951/MAX4951A/MAX4951B/MAX4951AE本身的问题,而是驱动问题。SATA和eSATA支持硬盘热插拔,与USB驱动一样,但这需要操作系统安装AHCI驱动并在BIOS中使能AHCI。

USB问题

Q1. 我需要对设计中的MAX4989进行仿真,Maxim可以提供哪些帮助?
A1. 这里给出了MAX4989开关的S参数模型。

MAX4989 S参数

视频问题

Q1. Maxim是否可以提供MAX4885E在8:1 VGA开关应用中的设计指南?
A1. 当然可以,可从这里获取详细信息。

Q2. MAX4888是否可以用于切换VGA RGB信号?
A2. 是的,VGA RGB信号能够达到0.7V左右,需要将MAX4888的VCC保持在1.9V以上。MAX4888的带宽足以支持这类应用。

Q3. MAX4895E替代了哪些材料清单(BOM)中的器件?
A3. MAX4895E支持ESD保护和电平转换,该集成方案通常可以替代7个二极管、2个FET、2个封装为3mm x 3mm的缓冲器IC。

Q4. 进行仿真时,MAX4885 IBIS模型不能在Altium中编译,为什么?
A4. 这是Altium Designer®软件的问题,解决方案取决于MAX4885配置成了1:2,还是2:1复用结构。

如果M = 0,则为1:2配置,缓冲器使能。删除从标号“5”引出的2条线和标号“6”引出的2条线,更改PIN MAPPING。这将去掉MAX4885的H输出和V输出的切换功能,但仍然可以进行其它仿真,比如信号完整性。

如果M = 1,则为2:1配置,缓冲器禁用。改变PIN,使引脚18、19、22和23能够从HVMUXOUT变到TERM1。

Q5. 我想在这样一个应用中使用MAX4895E,SDA1和SCL1由一个插入VGA连接器的监视器供电,MAX4895E自身不供电,该设计是否可行?
A5. 可行,只要用一个二极管隔离MAX4895E的VCC引脚,可以阻止反向电流。

其它器件问题

Q1. 在MAX4820继电驱动器的数字串行接口,当数据由DIN移入器件时,即使隔了一个写周期(如:/CS变高,然后变低,分隔开写周期),数据输出(DOUT)仍为先前写入器件的数据吗?
A1. 是的。MAX4820带有一个内部8位移位寄存器,用于存储串行数据。若拉低/CS,执行一次写操作,则将写入8位数据;然后/CS变高,数据将保留在MAX4820移位寄存器。

在第二次写操作中,DOUT将顺序输出上一次操作写入的8位数据。

示例序列:(X7-0和Y7-0是随机数)

/CS为低
SCLK上升,DIN = X7
SCLK下降,DOUT = ?
SCLK上升,DIN = X6
SCLK下降,DOUT = ?
SCLK上升,DIN = X5
SCLK下降,DOUT = ?
SCLK上升,DIN = X4
SCLK下降,DOUT = ?
SCLK上升,DIN = X3
SCLK下降,DOUT = ?
SCLK上升,DIN = X2
SCLK下降,DOUT = ?
SCLK上升,DIN = X1
SCLK下降,DOUT = ?
SCLK上升,DIN = X0
SCLK下降,DOUT = ?
/CS为高

{等待一位}

/CS为低
SCLK上升,DIN = Y7
SCLK下降,DOUT = X7
SCLK上升,DIN = Y6
SCLK下降,DOUT = X6
SCLK上升,DIN = Y5
SCLK下降,DOUT = X5
SCLK上升,DIN = Y4
SCLK下降,DOUT = X4
SCLK上升,DIN = Y3
SCLK下降,DOUT = X3
SCLK上升,DIN = Y2
SCLK下降,DOUT = X2
SCLK上升,DIN = Y1
SCLK下降,DOUT = X1
SCLK上升,DIN = Y0
SCLK下降,DOUT = X0
/CS为高

这个例子中,/CS、SCLK和DIN控制MAX4820;DOUT由MAX4820控制。