一颗40年前发布的芯片，依旧大卖

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Maxim 的 MAX232 于 20 世纪 80 年代末推出，它具有双驱动器、双接收器以及 +/-10 V 电源轨，使得 RS-232 接口变得非常简单——所有这些都来自单个 +5 V 电源。

20 世纪 80 年代末，Maxim Integrated 公司推出 MAX232 时，串行端口仍然是微型计算机和工业设备的标配，但支持它们却十分棘手。RS-232 需要正负电压，通常在 +/-12V 左右，而像 MC1488/1489 这样的传统驱动器需要双极性电源，这在当时新兴的单轨 +5V 数字逻辑领域已经不再适用。

MAX232 通过集成发送和接收通道，并仅使用四个外部电容即可生成自身的 +/-10V 电源轨，从而解决了这个问题。这种组合将原本笨拙的模拟接口变成了一个即插即用的模块。它使得小型电路板、微控制器系统和嵌入式产品无需专用电源轨即可使用全电压 RS-232 功能。而且，它定义的功能至今仍被无数的克隆产品和衍生产品所沿用。

将双极端口折叠成一个封装

要理解 MAX232 的重要性，不妨看看它所取代的器件。经典的 RS-232 设计采用独立的驱动芯片和接收芯片——通常是用于正负摆幅的双极型线路驱动器和用于接收信号的比较器——所有芯片均由稳压的 +/-12V 电源供电。这种架构可以追溯到小型计算机时代，当时多电源供电很普遍，而 RS-232 还被视为一种长距离电气接口，而非简单的点对点串行端口。

相比之下，MAX232 完全采用 +5V 电源。其内部，一对开关电容泵将电源电压加倍，产生一个未经稳压的 +10V 电源轨，然后将其反相为 -10V，足以满足 RS-232 标准中逻辑“1”为负、逻辑“0”为正的要求。两个驱动级接收 TTL 或 CMOS 输入信号，并将其转换为 RS-232 信号，同时保持标准要求的反相极性。另一方面，两个接收通道可接受约 +/-3V 至 +/-25V 的输入电压，并产生纯净的 5V 逻辑输出。

这款器件问世之时，嵌入式设备的电源设计正趋于精简，而它能够仅通过单路逻辑电源轨实现完全兼容的RS-232链路，这无疑是一项突破。与早期设计不同，MAX232的泵浦电源轨无需外部稳压，阈值也无需偏置网络。只要电容值和ESR值符合数据手册的要求（最初为1 µF，后期的MAX232A为0.1 µF），它就能产生稳定的正负线路电压，并以高达约120 kbit/s的速度驱动标准RS-232负载。

这种集成使得 MAX232 自然适用于微控制器到 PC 的连接、测试设备、调制解调器接口以及需要 RS-232 电平但不需要专用双电源电路的工业硬件。它有效地将整个接口简化为一个 IC 封装和四个现成的电容器。

充电泵、接收器和驱动器正在工作

该器件内部架构看似简单，实则不然。电荷泵部分由两个振荡器驱动的开关组成，分别驱动一对飞跨电容。其中一级将+5V倍压至约+10V，另一级则将该电压反相产生-10V。两个储能电容分别稳定每个输出。这些输出并非通用电源；它们的作用仅仅是确保RS-232接口在兼容负载上的电压保持在规格范围内。

每个发射通道都使用这些电源轨来产生正确的双极性输出摆幅。负载运行时，电压会略有下降，但在电缆远端仍保持在 RS-232 的最低 +/-5 V 要求之上。短路保护和限流功能可防止驱动器在接线错误或插入非常规串行硬件时过载。

在接收端，每个输入信号都连接到一个内置迟滞的比较器。这使得 MAX232 具有出色的抗干扰能力，能够有效应对缓慢或噪声较大的边沿、市电干扰以及工业环境中常见的布线问题。只要输入信号跨越大约 +/-3V，接收器就能产生干净的 TTL 电平转换，并具有足够的裕量来满足下游逻辑电路的要求。

这种架构使 MAX232 能够容忍接线错误以及长期使用的串行端口中常见的不可预测的信号。在很多方面，它相当于 RS-232 版的µA741 运算放大器：集成恰到好处的内部功能，使原本棘手的模拟电路工作变得简单可控。

一个从未消失的模板

MAX232 的影响力与CD4000 系列的持久影响力以及 741 的普及程度相呼应。与这些设备一样，它将一类电路提炼成一个可重复使用的抽象概念。

Maxim 证明采用电荷泵供电的 RS-232 收发器可行后，它便成为了标准型号。随后各种衍生产品迅速涌现：MAX232A 将电容尺寸缩小至 0.1 µF，MAX202 系列器件提升了静电放电防护能力，而 MAX3232 型器件则将该概念扩展到了 3.3 V 系统。几乎所有主流模拟电路厂商都纷纷推出了类似产品，使得“兼容 MAX232”成为一项功能性描述。

即使USB在消费级硬件领域取代了RS-232，MAX232及其后续产品仍然广泛应用于嵌入式设计、工业控制器、数控系统、实验室仪器和电信设备中。在这些应用中，许多仍然使用DB9连接器和长距离电缆，RS-232的高噪声容限和简单的点对点协议仍然是其重要的卖点。

就像英特尔的 1103 DRAM和2708 EPROM一样——它们各自定义了一种功能，并被其他产品在数十年间不断迭代改进——MAX232 创建了一种稳定的接口模型，其寿命甚至超过了它诞生的时代。时至今日，它仍然在出货，因为它解决的问题与当初一样简洁高效。

https://www.allaboutcircuits.com/news/max232-the-single-supply-transceiver-that-shrunk-rs-232-to-one-chip/

（来源：编译自allaboutcircuits）

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