MAX232: классическая микросхема живет с 1988 года
Maxim MAX232
ИСТОРИЯ ЭЛЕКТРОНИКИ
В выпуск EDN от 23 июня 1988 года был включен раздел «Новости компании Maxim», где мы задавали вопрос: «Кто в здравом уме выберет стандарт компьютерного интерфейса, которому требуются питание ±12 В и дорогие разъемы, который работает на ограниченном расстоянии и подвержен ошибкам, который трудно подключить к сети и не имеет изоляции токовой петли?» Тем не менее, прошло 28 лет, а классический интерфейс живет, особенно в промышленных приложениях и в системах, где к компьютеру необходимо подключать только одно периферийное устройство.
В микросхеме MAX232, продажи которой начались в феврале 1988 года, были умело соединены две, казалось бы, не связанные функции: питание и интерфейс, что положило начало новым представлениям о возможностях аналоговых микросхем. Этот подход заложил основу для создания еще более крупных и сложных устройств смешанного типа, которые мы видим сегодня.
Своим успехом MAX232 обязана дальновидности идеолога концепции Чарли Алену (Charlie Allen) и изобретательности ее конструктора Дэйва Бингхэма (Dave Bingham). До появления MAX232 интерфейс RS-232 состоял из двух 14-выводных микросхем: счетверенного драйвера линии 1488 и счетверенного приемника сигналов 1489, а также из двуполярного источника питания ±12 В. В большинстве систем общепринятыми напряжениями тогда были +5 В для питания логических схем и ±12 В для аналоговых. Поэтому подключение драйверов последовательного интерфейса не доставляло неудобств.
Однако к 1980-м годам все больше и больше устройств, включая аналоговые, уже могло питаться от единственной шины +5 В, как вследствие того, что значительная часть оборудования стала цифровой, так и потому, что сами аналоговые микросхемы стали совершеннее, и могли работать от одного напряжения 5 В, делая ±12 В менее нужными. В сущности, этот переход ускорили конструкторы Maxim и их коллеги из других компаний, создав высококачественные 5-вольтовые аналоговые микросхемы, такие как операционные усилители с однополярным питанием, преобразователи данных и аналоговые ключи.
Осознание этой тенденции и явилось ключом к рождению MAX232. Стало ясно, что новые микросхемы проживут недолго, если интерфейс RS-232 останется последним элементом на плате, требующим биполярного питания.
После того, как решение было найдено и цели стали ясны, оставалась проблема – как получить шины +10 В и 10 В из напряжения +5 В и изготовить это на общем кристалле с драйверами и приемниками линии. Интегральные DC/DC преобразователи в то время уже не были новинкой, но их схемы были сложны и требовали использования индуктивностей, что, как было известно Maxim, отпугивало пользователей.
Еще одним, менее распространенным типом микросхем питания, был зарядовый насос, преимущество которого определялось отсутствием необходимости в индуктивности. Популярным для того времени устройством была микросхема ICL7660, однако она могла лишь либо инвертировать положительное напряжение, либо, при другом включении, удваивать его. Однако для нового драйвера линии требовалось одновременно и инвертировать, и удваивать напряжение, что было намного сложнее, чем простое объединение двух схем, в связи с проблемами смещения подложки, создаваемыми выходом отрицательного напряжения. В дополнение к этому, линии драйвера и приемника выходили во внешний мир и, следовательно, требовали защиты от электростатических разрядов.
На уровне проектирования интегральных схем концепции объединения функциональных узлов со схемами питания тогда также не существовало. В 1980-х аналоговые приборы выпускались преимущественно по биполярной технологии. КМОП технология использовалась в логических схемах, но лучшие операционные усилители и регуляторы напряжения еще изготавливались на основе биполярного процесса. Хороших характеристик от аналоговых КМОП схем в 1980-х годах никто не ждал. Это побудило компанию Intersil, также созданную основателем Maxim Джеком Гиффордом (Jack Gifford), начать убеждать людей, что КМОП имеет большой потенциал в аналоговых цепях, правда не в любых, а в цепях небольшой мощности. Чтобы продвинуться вперед в создании MAX232, Maxim потребовалось второе поколение технологии КМОП.
Как это часто бывает в истории при появлении инновационных продуктов, в то время, когда была анонсирована MAX232, спрос на подобные устройства полностью отсутствовал. О возможности сочетания цифровой функции с питанием инженеры даже не задумывались. Разработка MAX232 требовала нестандартного системного мышления, далекого от норм того времени. В те годы техническое взаимодействие производителей аналоговых микросхем со своими потребителями сводилось к помощи в выборе операционных усилителей, стабилизаторов напряжения, АЦП и прочих компонентов, а также к решению возникающих у них технических проблем. А на то, чтобы составить общую концептуальную картину, всесторонне понять цели и проблемы потребителей, тратилось не так много времени. Являясь результатом первой попытки создания устройства, которое, прежде всего, было бы простым в использовании, микросхема MAX232 изменила подход к обработке аналоговых сигналов, основанный ранее на использовании отдельных функциональных блоков. Для современных компаний, выпускающих аналоговые микросхемы (практически все из которых на самом деле смешанные), такой подход стал теперь обязательным.
Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман
Max232ec для чего эта микросхема
| Регулярные поставки | | 22.02.2011, 21:21:49 | ||||||||||||||||||||
| ЦЕНА розничная: 40руб | от 10шт: 35руб | от 100шт: 30руб | |||||||||||||||||||||
Приёмо-передатчик RS232. Maxim. DIP-16.
Микросхема MAX232 обеспечивает уровень выходного напряжения, используемый в RS-232 (приблизительно ±7.5В), преобразуя входное напряжение +5В при помощи схемы на переключаемых внешних конденсаторах. Это упрощает реализацию RS-232 в устройствах, работающих при напряжении питания +5В, так как не требуется усложнять источник питания только для того, чтобы использовать RS-232. Входное напряжение от RS-232, которое может достигать ±30 В, понижается до стандартных 5 В, используемых в транзисторно-транзисторной логике. Входы имеют средний порог 1.3 В и средний гистерезис 0.5 В. Более подробные характеристики микросхемы MAX232CPE+ с электрическими, временными параметрами и графиками работы Вы можете изучить скачав файл документации ниже (на английском языке). MAX232 (MAX3232) справочные данные
У MAX232 много более дешевых аналогов от разных производителей Схема обвязки.
Из даташитов, схема обвязки имеет различия по подключению конденсатора С3, со второй ножки микросхемы. На самом деле это не опечатка, С3 у MAX3232 можно подключать как к питанию так и к земле. Чисто теоретически MAX3232 можно ставить вместо MAX232, но возможно придется поиграть конденсаторами в обвязке. Кроме того MAX3232 может работать в диапазоне напряжений питания 3,3-5В, MAX232 только от 5В. Расположение каналов TTL-RS232. Именно расположение каналов преобразования чаще всего становится причиной скачивания даташита на max232. Если часто приходится проверять работоспособность до достаточно держать в памяти несколько шпаргалок-напоминалок и тогда не придется заглядывать в дташит. 1. +5В приходит как у классических микросхем 74 серии, на самую последнюю ножку (16 pin), а вот земля находится не по диагонали, а рядом с питанием (15 pin). То есть две последнии ножки MAX232 это питание.
Подтяжка входов.
Из даташита, MAX232 со стороны входов RS232 имеет резисторы подтяжки 5К на землю, а со стороны TTL входов подтяжку 400кОм на +5В.
MAX3232 имеет резисторы подтяжки только на RS232 входах. Из даташита, MAX3232 со стороны входов RS232 имеет резисторы подтяжки 5К на землю, со стороны TTL входов подтяжка не обозначена. Уровни входов/выходов. Таблица. MAX232 уровни TTL вход/выход INPUT логический «0» логическая «1» Таблица. MAX3232 уровни TTL вход/выход INPUT логический «0» логическая «1» Из таблиц становится понятным, если по TTL входам совместимость полная, то вот по TTL выходам наблюдается некоторая несовместимость, это касается логической единицы. Использование MAX232 вместо MAX3232 предполагает наличие балластного резистора 60-100 Ом на TTL выходе, в противном случае последствия непредсказуемы. По документации, обратная замена (MAX232 на MAX3232) недопустима из-за уровня логической единицы TTL выхода, однако практика показывает обратное, замена допустима – правда TTL выхода мы из подстраховки подтягивали к +5В. Справочные данные. Таблица. Назначение выводов 9 контактного (9pin) разъема DB9M COM порта со стороны компьютера по стандарту RS232C. Направление сигналов указано относительно хоста (компьютера). Практика ремонта. Так как статистика по ремонтам именно с участием MAX232/ MAX3232 отсутствует, то утверждать какая микросхема надежнее (стабильнее) мы однозначно ответить не можем, само собой речь идет только о 5В питании. Но были прецеденты когда после замены MAX3232, были возвраты с повторной поломкой MAX3232, а вот после радикальной замены всего интерфейса на MAX232 возвратов не было. С другой стороны некоторые экземпляры MAX232 при тестировании показывали полную работоспособность на одном компьютере, но при этом отказывалась работать на другом компьютере, причем случаи такого поведения MAX232 были не единичные. Max232ec для чего эта микросхемаПродолжение переводов руководства для начинающих от SparkFun [1]. Эта часть посвящена обмену данными с помощью последовательного интерфейса UART. Предыдующая часть: Введение во встраиваемую электронику, часть 3 (варианты тактирования микроконтроллера, подключение кварцевого резонатора, программирование фьюзов). ATmega168 обладает богатой встроенной в ядро аппаратурой. Давайте освоим последовательную передачу данных. У нас уже есть макет работающей системы (микроконтроллер, запущенный на частоте 16 МГц), собранный на breadboard. Мы закачали WinAVR, научились пользоваться компилятором, прошивать программу в память микроконтроллера, попробовали управлять портами на примере мигания светодиодом LED. Настало время передать данные в компьютер и обратно. Я не особо крутой кодер. Мне просто нужно, чтобы оператор printf() делал то, что он обычно должен делать. Я не использую аппаратный отладчик (наподобие JTAGICE mkII [2] или AVR Dragon), и отлаживаю свои программы с помощью операторов printf. Конечно, такая отладка имеет свои ограничения, но для 90% приложений это работает очень хорошо. [RS-232]
Вот типичная схема включения MAX232, которую мы соберем на плате breadboard:
JP2 это коннектор DB9 мама. Он так называется ‘DB9’ потому, что имеет 9 контактов универсального стандартного коннектора RS232. Вам понадобится стандартный «прямой» кабель папа-мама, чтобы соединить коннектор, подключенный к коннектору DB9 breadboard, с компьютером (у компьютера коннектор папа). Окончание ‘папа’ кабеля имеет металлические штыри, а окончание ‘мама’ имеет гнезда в черной (или белой, или синей) пластмассе, которые принимают подключение штырей. Если Вы рассмотрите близко соединители папа и мама, то заметите возле их контактов цифровую нумерацию штырьков и гнезд. Что это все для нас дает? ATmega168 передает 5V сигнал TX в микросхему MAX232. MAX232 преобразует 5V сигнал TX в сигнал с уровнями +/-12V RS232, который компьютер может принять через свой порт DB9 на задней стенке системного блока (или порт DB9 может быть на переходнике USB COM). Обычно это выглядит сначала несколько уродливым. Но такая связь безусловна необходима, она будет использоваться почти в каждом приложении, которое Вы будете разрабатывать. Прим. переводчика: в Arduino этот канал последовательного обмена данными через UART используется не только для отладки операторами printf, но и для загрузки кода в память микроконтроллера (с помощью бутлоадера UART).
Действительно, в современных компьютерах порты RS-232 больше не устанавливают, потому что этот интерфейс считается устаревшим. Вместо него для подключения любых периферийных устройств повсеместно используют интерфейс USB. Поэтому Вы можете приобрести преобразователь USB RS-232, и подключить к своему компьютеру, после чего операционная система Windows обнаружит и установит обычный COM-порт. На фото показан обычный вид такого преобразователя.
Кроме того, Вы даже можете обойтись без микросхемы MAX232, если примените переходник USB RS-232 TTL. На ebay, dealextreme и aliexpress такие переходники стоят еще дешевле (примерно 2..3 доллара). Прогуглите ключевые слова usb rs232 ttl converter site:ebay.com и увидите множество предложений по продаже. На фото показаны для примера два таких переходника. Один сделан на микросхеме FT232R, другой на CP2102.
Здесь нужно указать имя соединения, оно может быть произвольным.
На следующем экране нужно выбрать COM-порт, который используется. Предположим, что это COM1.
Здесь нужно задать параметры соединения (9600bps 8-N-1 without flow control). Самые главные настройки здесь 9600bps и 8-N-1. Это означает, что обмен данными будет вестись со скоростью 9600 бит в секунду, и каждый фрейм будет передан в виде 8 бит данных, без четности, и будет использоваться 1 стоп-бит. Тип настройки фрейма 8-N-1 самый распространенный. Если Вам нужны подробности, то обратитесь к Википедии и прочтите, что такое бит четности (parity), что стоп-бит бывает длиной 1.5 бита, и что бывают фреймы длиной до 5 бит. Но обычно ничего другого, отличающегося от 8-N-1, в мире микроконтроллеров не используется. Прим. переводчика: на Windows в качестве терминальной программы можно использовать множество программ: TerraTerm, SecureCRT, putty и многие другие. Настройка «without flow control» означает без управления потоком данных, т. е. для подтверждения приема и передачи не будут использоваться ни аппаратные, ни логические сигналы. Подробнее, что это значит, лучше осведомиться в Википедии. После установки перемычки ‘loop-back’ подключите MAX232 кабелем к компьютеру, включите питание на breadboard, и нажмите клавишу ‘A’, находясь в фокусе окна программы гипертерминала. Это нажатие преобразуется в код символа A, и затем будет передано в виде единичек и нулей через последовательный порт, и затем через перемычку ‘loop-back’ вернется обратно в компьютер и будет отображено в окне терминала в виде введенного символа ‘A’. Символ A будет закодирован 8 битами ‘01000001’ в битовом представлении, что равно 65 в десятичном и 41 в шестнадцатеричном виде. Эти нолики и единички пройдут весь путь через MAX232, установленную на Вашей плате, сигнал будет преобразован с уровней RS232 в уровни TTL на замкнутых выводах 11 и 12 (R1OUT желтой перемычкой замкнут на T1IN), затем обратно будут преобразованы из уровней TTL в уровни RS232 и попадут обратно в компьютер. Все, что Вы ввели на клавиатуре, должно появляться на экране терминала, это и есть суть теста loop-back. Если снять перемычку, то вводимые на клавиатуре символы не будут отображаться на экране терминала. Все получилось? Отлично. В будущем, когда нужно будет проверить канал связи таким способом, просто замкните сигналы TX и RX на другом конце линии. Прим. переводчика: чтобы передача данных успешно заработала, необходимо выход передатчика компьютера TX соединить со входом приемника R1IN MAX232, и вход приемника компьютера RX соединить с выходом микросхемы T1OUT MAX232. Все в порядке, MAX232 работает корректно. Теперь подключите выводы цепи TX и RX к ATmega168, микросхема MAX232 теперь будет подключена к микроконтроллеру (см. полную схему макета ниже).
На фото показано соединение ATmega168 с MAX232 желтым и красным проводами. Внимательный читатель заметит, что на фото вместо MAX232 стоит на самом деле SP3232 (EBCP). Это микросхема компании Sipex, продвинутый аналог MAX232. Заметили цифру 3 перед 232? Оригинальные MAX232 рассчитаны на напряжение питания 5V и логические уровни 5V. Поскольку цифровые схемы на микроконтроллерах имеют тенденцию использования низких напряжений питания 3.3V, то производители микросхем переработали MAX232 на более эффективную версию, которая при малом напряжении питания 3.3V также может генерировать 12V уровни RS232. Напряжение 3V отражено в названии SP3232. Микросхема SP3232 может успешно принимать 3V сигналы и успешно конвертировать их в уровни RS232. Теперь у нас есть вся необходимая аппаратура, чтобы можно было использовать операторы printf. В следующим уроке мы это попробуем. Следующая часть: Введение во встраиваемую электронику, часть 5 (компилирование с помощью AVR-GCC, работа с последовательным портом через printf). Лечение max232
Max232 очень популярная микросхема. Существует и другие разновидности этой микросхемы с другим числом каналов, другими логическими уровнями и т.д. Число каналов может быть разным и не парным например MAX214 имеет 3 выходных канала и 5 входных. Но микросхема Max232 сама по себе популярна не столько в использовании по назначению, сколько в цитируемости при обозначении микросхем преобразователей RS232 toTTL. Но в большинстве случаев используются аналоги. Горят эти микросхемы очень часто. Конечно при штатном режиме работы, вероятность выхода из строя стремится к нулю. Но интерфейс rs232 где только не используют, и в какое только г* не пихают. Факторов, которые могут угрожать работоспособности микросхемы предостаточно в этом жестоком мире, особенно учитывая то, что именно такие микросхемы находятся на переднем фронте, работая в составе сервисных портов промышленного оборудования. И естественно, когда инженер добирается с ноутбуком под проливным дождем к агрегату который нужно срочно сконфигурировать, убирает куски прогнившей плоти и грязь с сервисного разъема DB-9, подтыкается к этому разъему, и в этот момент может ударить молния и наведенным электромагнитным импульсом вывести из строя микросхему. Я не знаю каким образом с точки зрения топологии кристалла спроектирована данная микросхема, но в большинстве случаев неисправную микросхему можно заставить работать. Итак все неисправности данной микросхемы и всех аналогов (в дальнейшем все что касается max232 касается и аналогов) можно отнести к трем типам. Типичная картина при неисправности – болтается (в зависимости от лог. уровней) напряжение на 6 ноге, причем положительное (хотя должно быть отрицательное). Восстановление в данном случае заключается в том что бы сформировать нужное напряжение на этой ноге. Самый простой способ это сделать – замкнуть 6 ногу на общий провод. Таким образом логическая единица на выходе будет иметь уровень около 0В, что вполне допустимо для интерфейса RS232 и будет адекватно восприниматься практический любыми устройствами. Как правило такую перемычку можно напаять на любую плату. Второй тип неисправности – выход из строя части входных (receiver) или/и выходных (driver) каналов. Естественно, что сначала выгорают подключенные (используемые) каналы. Проверяется канал очень легко. Receiverканал проверяют подавая на вход уровни rs232, и проверяя реакцию на выходе. Driver каналы проверить сложнее, потому, что, ко входу driver канала обычно подключен uart-Txмикроконтроллера, то есть выход. Я обычно делаю так: замыкаю Tx микроконтроллера на общий провод и прослеживаю driver выход max232. Кратковременное замыкание на 0 обычно безопасно для порта микроконтроллера. На рисунке изображены каналы с номерами выводов:
Третий тип неисправности – неизлечимая неисправность. Микросхема разрушилась, раскололась или возникла неисправность несовместимая с дальнейшей работой (например мертвый коротыш между 2 и 15 ногами).  Привет, друзья! Сегодня мы с вами поговорим о замечательной  Привет, дорогие дети! Сегодня я хочу рассказать вам  Дорогие дети, сегодня мы поговорим о загадочной поговорке «  Привет, дорогие дети! Сегодня мы поговорим о забавной | |||||||||||||||||||||
