1 系统概述

RS 422通信接口芯片系统框图如图1所示，主要包含数据发送模块和接收模块。接收模块主要是将通信总线差分电压转换成数字量送给主机，发送模块主要是将主机发送的数字量转换成差分电压输出。DIN是TTL／CMOS信号输入端口，TX1，TX2为相应的差分信号输出端。RX1，RX2为差分信号输入端口，DOUT为TTL／CMOS电平输出口。EN为使能输入端，通过使能模块控制整个芯片的工作与否。此外还含有温控模块，在高温下关断芯片，起到过热保护的作用。

2 电路设计

根据RS 422通信规范的描述，数据发送端使用2根信号线发送同一信号(2根线的极性相反)，在接收端对这两根线上的电压信号相减得到实际信号。逻辑"1"以两线间的电压差为+(2～6 V)表示，逻辑"0"以两线间的电压差为－(2～6 V)表示。

因此，发送器的目的就是要接收TTL／CMOS信号并把他转换为一对符合要求的差分信号，而接收器则与之相反。

2．1发送器电路的设计

发送器电路的设计有2种方法，一种不限摆率，发送数据速度可达10 Mb／s，但受信号在传输线上的反射(re-flection)、电磁干扰(electron magnet interference)的影响，传输距离较短；另一种采取限摆率技术，通过降低数据传送速度达到长距离传输的目的[2]。本文采取第一种方法。

在CMOS工艺下，这种电路很容易实现，关键是选择具有合适尺寸的电路使其符合输出电流及功率要求。如图2所示为本文设计的电路图，电路要求是输出电平同TTL电平的兼容，所以输功率管采用的都是NMOS管。

图2中DIN为数据输入端，EN为使能端，EN为高电平时电路工作。当DIN为高时，N0及N3导通而N1，N2截止，T×1输出高电平而T×2输出低电平。反之，若DIN为低时，N0及N3截止而N1，N2导通。这样，逻辑控制电路便将标准的TTL／CMOS信号分为2路大小相等，相位相反的差分信号T×1和T×2。为提供合适的驱动电流，输出管采用较大的尺寸。

2．2接收器电路设计

接收电路接收RS 422的标准差分信号并将其转化为CMOs／TTL电平，其核心电路为一比较器[3]，主要功能是完成差分信号R×1，R×2的比较，若R×1＞R×2，则输出高电平1，若R×1＜R×2，则输出低电平0。

如图3所示，P14～P16与N14，N15构成启动电路，P12，P13与N12，N13，R0构成偏置电路，P0～P6与。N0～N5为比较电路，该比较器利用内部正反馈实现迟滞电压控制[4]，以防止受噪声干扰造成输出端的频繁跳变。迟滞电压可通过调节N0，N1，N2，N3的宽长比来实现。以N1，N2支路为例，阐述阈值电压的推导：当R×1为高，R×2为低时，P1及N1，N2支路导通：R×2不断降低，与R×1差值达到VTRP输出跳变：

本文选择100 mV的迟滞电压，有效保证了系统的稳定性。由比较器输出的电压，经过施密特触发器及反相器整形后，成为标准的方波信号输出。

2．3过温保护电路的设计

过温保护电路如图4所示。