目前通用的串行通信接口标准主要有rs 232，rs 422和rs 485，其中rs 232属于单端不平衡传输协议，传输距离短，抗干扰性差；rs 485与rs 422均为平衡通信接口，但rs 485他只有一对双绞线，工作于半双工模式。rs 422属于一种平衡通信接口，采用全双工通信模式，传输速率高达10 mb/s，传输距离长2 000 m，并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器[1]。由于该类电路的优异性能，rs 422接口芯片已广泛应用于工业控制、仪器、仪表、多媒体网络、机电一体化产品等诸多领域。

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。

　　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。

　　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

　　电路中使用与发送电路中结构相同的迟滞比较器，设置了95℃和135℃两个温度跳转点，消除了热振荡现象。

　　温度保护电路的工作原理如下：n5，n6，p2，p3，p4， q3，q4及r4，r3，r1构成基准发生电路，y为基准电压输出点。由于共源共栅器件的作用，n5，n6源端电位近似相等．

　　通过调节r2与r1的比值使基准电压具有零温度系数，调节r4的值使输出合适的基准电压值。

　　x点电压大约为3vbe，由于vbe是一个具有负温度系数的量，因此随温度的上升而下降。常温时，x点电位高于y点电位，out端输出高电平，芯片正常工作。当温度上升至135℃时，x点电位低于y点电位，比较器输出低电平，芯片关断。当芯片温度再次下降，低到95℃时，比较器再次翻转，芯片恢复正常工作。

3 仿真结果

3.1发送电路的仿真

　　波形从上至下依次为：使能信号en、输入波形、tx1、tx2、负载电阻电流。从图5中可以看出，发送器电路能够将一路cmos信号转换为一对大小相等、方向相反的差分信号。在带100 ω负载时，输出高电平为3 v，低电平0.3 v，负载电流27 ma，延迟9 ns上升时间4 ns，下降时间5 ns。使能信号en为低时，电路不工作。

3.2接收电路的仿真

　　接收电路的仿真情况，他能够将差分信号转换为标准cmos电平，延迟大约为2 ns，上升约为0.5 ns，下降时间约为1 ns，迟滞电压约为1 00 mv。

3.3过温保护模块的仿真

　　对温度保护电路在0～140