USB-Schalter
Hybride Schalter ermöglichen Mehrfachnutzung von Geräteschnittstellen
Die Miniaturisierung elektronischer Bauelemente mit Gehäusegrößen im Chip-Scale-Maßstab hat zu erstaunlichen Miniaturisierungsleistungen geführt, denken wir nur an moderne Mobiltelefone, Mediaplayer oder Netbooks. Neben ergonomischen Gesichtspunkten erweist sich nun ausge rechnet die Anschlusstechnik als „Bremser“ in der Evolution noch kleinerer „Smart Appliances“, denn trotz drahtloser Kommunikation ist der leitungsgebundene Daten- und Energieaustausch noch immer unverzichtbar. Einen Weg aus dem Dilemma bieten CMOS-Schalter, die anwendungsbezogen Funktionsschnittstellen an die verbleibenden Ultra-Mini-Stecker ankoppeln.
Beispiel USB
Dabei hat sich als Schnittstellentechnologie vor allem der „universal serial bus”, kurz USB, zum dominanten Standard entwickelt. USB wurde 1996 von Intel mit dem Ziel eingeführt, PC-Schnitt stellen zu vereinheitlichen, angefangen von Tasta tur und Maus bis hin zu Scanner, Drucker oder Digitalkamera. Dank den neuen Spezifi kationen wie USB OTG (On-The-Go), mit denen auch USBClients eingeschränkte Host-Funktionalitäten übernehmen können und der neuen Battery Charger Spezifi kation hat USB aber auch Einzug in die Welt der mobilen Kleinodien genommen. Flan kierend haben natürlich behördliche Aufl agen gewirkt, denen zufolge alle Mobiltelefone in Zukunft mittels USB aufl adbar sein müssen, wie in China im Juni 2007 erlassen. Und nicht zuletzt gibt es inzwischen mit Micro-USB notwendige Steckverbinder in jener Größenordnung, wie sie für diese Geräteklasse unverzichtbar sind.
- Abbildung 2: Was man nicht in den Steckern hat, braucht man in den Schaltern - mehrfache Nutzung eines USBSteckers mittels CMOS-Analogschalter.
Leitungs-Multiplex
Um neben USB nicht noch weitere Schnittstellen im Mobiltelefon implementieren zu müssen, ist eine geschickte „Mehrfachnutzung“ der verfügbaren Anschlusspins erforderlich. Denn soll das Telefon beispielsweise als MP3- Player verwendet werden, muss es nicht gleichzeitig am PC hängen. Daher können in einem solchen Fall die Audio ausgänge auf die Datenleitungen des USB-Steckers geschaltet werden. Allerdings sind dabei einige konkurrierende Anforderungen zu erfüllen, denn während USB in High- Speed-Qualität nur sehr niedrige kapazitive Lasten verträgt, müssen Audiosignale vor allem niederohmig und sym metrisch um die Bezugsmasse an die Kopfhörer geliefert werden.
Hybride Schalter
Um diesen unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden, hat der Hersteller IDT eine neue Serie analoger, sog. hybrider Schalter vorge stellt. Sie können beides, sowohl die differen tiellen USB Leitungen schalten, auf denen die Daten immerhin mit 480 MBit/s transportiert werden als auch analoge Audiosignale, die einen Spannungshub bis +/- 1.5 Volt aufweisen dürfen. Dabei beträgt die durch den Schalter unver meidbar eingebrachte Verzerrung weniger als 0.01%, so z.B. beim IDTHS221P10 (Siehe Abbildung 2). Der Baustein braucht dabei nur 8 μW und zieht im Standby-Modus lediglich 10 nA. Verpackt in einem CSP-Gehäuse „10-pin μMLP“ mit Abmessungen von 1.4 x 1.8 x 0.55 mm3 passt es auch in ultrafl ache „Hand helds“. Weitere Vertreter der neuen Familie hybrider Schalter sind in der Abbildung 4 aufgelistet.
- Abbildung 4: Auswahlliste der derzeit verfügbaren hybriden Schalter von IDT
- Abbildung 3: Mit dem HS231P16 bietet IDT einen „pole triple throw“ Schalter, also einen Auswahlschalter für 3 Quellen. Damit kann beispielsweise zwischen USB, UART und Audio umgeschaltet werden.
