十年前USB接口很简单5V供电D / D- 两根线地没了顶多是物理形态的不一样。现在呢一个Type-C口可能同时承担USB3.2 10Gbps 差分信号DP Alt Mode 视频PD 20V/28V 高压正反插自动识别多路信号复用ESD、过流、浪涌保护这已经不是一个简单的接口问题了而是一个高速信号的路由系统。信号的通断、切换和路由是方案开发中经常出现的需求而这里面有一个核心元器件非常重要就是高速模拟开关。沁恒做了一件很少有人做的事提起沁恒大部分人记忆中都是跟USB相关的芯片先找沁恒。没错沁恒不止出过多款爆款USB芯片还做了一个模拟开关芯片产品大全约30款覆盖了功能USB2.0USB3.0USB3.1Type-C的DP视频传输PCIe Gen1/2/3SATA/SASType-C正反插高压耐受矩阵路由高速差分下面我们重点介绍几款1、CH44x系列低阻模拟开关芯片CH44x系列模拟开关主要面向480Mbps的USB2.0和频率在1GHz以下的应用包含从CH440到CH449的多个型号覆盖1路二选一、2路二选一、2路四选一、2路八选一、4路二选一、1路十六选一、2路四交换四、16x8阵列、24x5阵列等等。其中CH442Q 是一款低阻、高带宽的 DPDT 双向模拟开关芯片每路 2 选 1总共支持 2 组信号的切换。CH442主要用来在 USB 或视频等高速差分信号路径上做“二选一”或信号切换性价比高、体积小QFN10L14X181.4x1.8mm在国产 USB2.0 相关外设、KVM、信号切换器中很常见。比如我们有一个控制器对外只有一个USB-C口我们需要用它实现两种功能功能一USB-C口可以连接到主控MCU进行固件更新或者传输数据。功能二USB-C口可以切换到板载的串口转USB如CH340、CH343此时工程师可以直接查看日志输出。此时我们用CH442Q就可以非常方便的进行切换用跳线帽或者程序控制IN引脚的高低电平即可进行切换。CH44x系列型号很多大家可以根据自己的应用进行选择。性能方面双8选1模拟开关CH448相比老式8选1开关导通电阻下降了10倍速度和带宽都得以明显提高。CH449 是4x4 矩阵的差分信号模拟开关芯片。包含32 只模拟开关分为两组分布于两个4x4信号通道矩阵的各个交叉点每只模拟开关都可以独立的开启或者关闭从而实现4x4 差分信号通道的任意动态连接。这个就好玩儿了通过Matrix Switch自由度高可以用于视频或者USB 差分信号四进四出之间的动态交换和组合切换。2、CH48x系列超高速模拟开关芯片如果说CH44x系列芯片是国道那么CH48x系列就是高速。CH48x系列芯片面向5Gbps超高速USB3.0等频率在GHz级别的应用可以理解为USB3.0信号的“高速交通枢纽”包含CH481到CH486的多个型号让5Gbps、10Gbps的信号在不同线路之间安全、快速地切换。它解决的核心问题是在设备里需要让USB3.0信号在多条线路之间切换同时保证超高速信号的完整性。同系列芯片特别地2路差分信号二选一的CH482X的典型带宽为10GHz可以用于USB 3.1 Gen2即Super Speed、PCIe Gen1/2/3、 SATA/SAS 3G/6G、Display Port 等信号的切换。芯片优势CH483M和CH483X在包含CH482D全部模块的基础上还另包含1路差分高速信号二选一模拟开关合计QPDTDPDT可以用于USB 3.0 Super Speed USB 2.0 High Speed、PCIe Gen1/2 Refclk、Display Port等3路差分信号的二选一切换。下图是一个USB3.0 Share的Demo采用了CH483M一个开源项目专为PiKVM 打造的开源KVM 切换器不仅可以切换HDMI 和USB 信号还可以切换ATX 信号其中用了CH483M3、CH9441 Type-C自适应USB3.0模拟开关芯片CH9441更像是Type-C接口里的高速交通指挥员。在 Type-C 接口中由于插头可以正反插超高速信号线路其实有两套。CH9441的作用就是自动判断Type-C插头正反方向并把USB3.0的超高速信号切换到正确的线路上既能用于Type-C供电端也能用于受电端的应用。同时芯片内部集成了高压LDO支持3.3V、5V、12V、20V或28V等电源电压。CH9441带宽高支持6Gbps差分信号支持SS超速USB3.2 Gen1信号4个双向二选一模拟开关QPDT组成2对差分通道。普通的A口母座加一个CH9441就可以升级C口母座了。相较于CH9441通过CC引脚识别Type-C正反插实现自动切换CH9440则是通过SEL引脚高低电平控制通道切换支持USB 3.0 Super Speed、PCIe Gen1/2、SATA/SAS、Display Port等不同信号的切换。CH9440的 EN# 和SEL信号电压独立于电源电压可以直连MCU或FPGA的IO引脚支持5V、3.3V、2.5V、1.8V等多种电压的控制信号无需额外的电平转换电路。需要注意CH9440内部没有高压LDO。4、CH9442系列28V高耐压模拟开关芯片CH9442是USB 2.0高速差分信号DPDT二选一模拟开关芯片包含CH9442Q、CH9442X等多个型号。其中CH9442Q与前面第一点讲到的CH442Q引脚兼容但对外端口可承受28V耐压用于手机、PAD等同时支持高压充电和USB通讯的Type-C口可以保护USB通讯芯片。5、4:4、4:6交叉通道超高速模拟开关芯片CH9444、CH9445CH9444可以实现DP1.4 8Gbps、USB3.0、480Mbps等差分信号的交叉路由切换用于平板电脑、笔记本电脑、拓展坞的Type-C转4 Lane DP等应用。CH9445比CH9444多了两对差分信号引脚增加了USB3.1通道支持USB 10Gbps差分信号可用于Type-C转2 Lane DPUSB3等应用。如果你在做USB Hub、Type-C扩展、超高速信号切换、测试设备、手机/平板接口设计沁恒这套模拟开关产品线值得系统研究一遍。------------END------------分享一个基于MCU实现智能陪伴时钟的项目原生RDMA规模化scaleFabric性能指标与落地实践RISC-V单片机集成开发环境MRS新增支持GCC15工具链