汽車級多路復用器TMUX1308-Q1和TMUX1309-Q1的特性與應用解析

在汽車電子系統(tǒng)不斷發(fā)展的今天，對高性能、高可靠性的電子元件需求日益增長。德州儀器（Texas Instruments）推出的TMUX1308-Q1和TMUX1309-Q1汽車級多路復用器，憑借其出色的特性和廣泛的應用場景，成為了電子工程師們在設計中的有力選擇。今天，我們就來深入探討這兩款多路復用器的技術細節(jié)和應用案例。

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產(chǎn)品概述

TMUX1308-Q1是一款8:1單通道（單端）多路復用器，而TMUX1309-Q1則是4:1雙通道（差分）多路復用器。它們均為通用互補金屬氧化物半導體（CMOS）多路復用器，支持源（Sx）和漏（Dx）引腳之間從GND到(V_{DD})的雙向模擬和數(shù)字信號傳輸。

特性亮點

1. 汽車級認證與寬溫范圍

這兩款器件均通過了AEC-Q100汽車應用認證，器件溫度等級為1級，可在 -40°C至125°C的環(huán)境溫度下穩(wěn)定工作，能夠適應汽車復雜的工作環(huán)境。

2. 注入電流控制與反向供電保護

內(nèi)部注入電流控制特性消除了通常用于保護開關和保持輸入信號在電源電壓范圍內(nèi)的外部二極管和電阻網(wǎng)絡的需求。同時，沒有到(V_{DD})的ESD二極管路徑，避免了反向供電對電源引腳連接組件的損壞風險。

3. 寬電源范圍與低電容

支持1.62 V至5.5 V的寬電源范圍，并且具有低電容特性，能夠有效減少信號傳輸中的損耗和干擾，提高信號質(zhì)量。

4. 雙向信號路徑與軌到軌操作

雙向信號路徑設計使得信號在源和漏之間的傳輸具有相同的特性，可作為多路復用器和解復用器使用。軌到軌操作則確保了信號在整個電源電壓范圍內(nèi)的有效傳輸。

5. 1.8 V邏輯兼容與故障安全邏輯

所有邏輯輸入均具有1.8 V邏輯兼容閾值，可與TTL和CMOS邏輯兼容。故障安全邏輯電路允許在電源引腳之前施加控制引腳電壓，保護器件免受潛在損壞。

6. 先斷后通開關與短路保護

先斷后通開關特性避免了在切換過程中兩個輸入的連接，提高了系統(tǒng)的安全性。同時，具備短路到電池保護功能，增強了器件在異常情況下的可靠性。

應用場景

1. 模擬和數(shù)字多路復用與解復用

在需要對多個信號進行選擇和傳輸?shù)南到y(tǒng)中，TMUX1308-Q1和TMUX1309-Q1可以有效地實現(xiàn)信號的多路復用和解復用功能，減少系統(tǒng)的輸入輸出引腳數(shù)量。

2. 診斷和監(jiān)測

在汽車電子系統(tǒng)的診斷和監(jiān)測模塊中，能夠?qū)Ω鞣N傳感器信號進行選擇和處理，為系統(tǒng)提供準確的狀態(tài)信息。

3. 區(qū)域架構與車身控制模塊

在車身控制模塊（BCM）中，可用于多路復用各種物理開關的輸入，減少GPIO或ADC輸入的需求，降低系統(tǒng)復雜度和成本。

4. 電池管理系統(tǒng)（BMS）和HVAC控制模塊

在電池管理系統(tǒng)和HVAC控制模塊中，對不同的信號進行選擇和傳輸，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

5. 汽車頭單元、遠程信息處理和充電系統(tǒng)

在汽車頭單元、遠程信息處理系統(tǒng)以及車載（OBC）和無線充電系統(tǒng)中，也能發(fā)揮重要作用，實現(xiàn)信號的高效傳輸和處理。

典型應用案例：車身控制模塊（BCM）

以車身控制模塊為例，汽車BCM需要管理眾多功能，如照明、門鎖、窗戶、雨刮器、轉(zhuǎn)向燈等。使用TMUX1308-Q1可以對這些物理開關的輸入進行多路復用，減少MCU所需的GPIO或ADC輸入數(shù)量。

設計要求

• 電源（(V_{DD})）：5.0 V
• I/O信號范圍：0 V至(V_{DD})（軌到軌）
• 控制邏輯閾值：1.8 V兼容
• 開關輸入：八個

詳細設計過程

BCM使用12 V電池電壓為每個開關提供濕電流，濕電流大小由(R{WETT})決定。20 kΩ和15 kΩ電阻用于創(chuàng)建電壓分壓器，確保開關信號路徑電壓低于(V{DD})。20 kΩ串聯(lián)電阻還可限制過壓事件時注入開關的電流。二極管D1至D8用于防止電流回流，10 nF電容器用于初始ESD保護。邏輯地址引腳由微控制器控制，循環(huán)選擇八個開關輸入。

短路到電池保護

在評估汽車級多路復用器的安全性和可靠性時，短路到電池的情況是一個重要的考量因素。通過對TMUX1308-Q1在不同短路到電池條件下的測試，我們得到了以下結論：

• 單通道短路：當一個通道（如S0）短路到電池時，根據(jù)不同的電池電壓（(V{BAT})），需要選擇合適的限流電阻（(R{LIM})）來保證通過開關的電流不超過最大允許值（如25 mA），同時確保輸出電壓變化（(Delta V_{OUT})）在可接受范圍內(nèi)。
• 多通道短路：當所有未選擇的通道同時短路到電池時，最大允許電流限制為12.5 mA，同樣需要根據(jù)電池電壓選擇合適的(R_{LIM})。
• 選中通道短路：當選中的通道短路到電池時，需要將輸入電壓限制在6 V以內(nèi)，通過選擇合適的(R_{LIM})來保證器件的正常工作。

電氣特性與參數(shù)測量

1. 導通電阻（(R_{ON})）

導通電阻是衡量多路復用器性能的重要指標之一。TMUX1308-Q1和TMUX1309-Q1的導通電阻隨輸入電壓和電源電壓的變化而變化。在不同的電源電壓下，導通電阻的典型值和最大值有所不同，例如在(V{DD}=1.8 V)時，導通電阻最大值可達1500 Ω；而在(V{DD}=5 V)時，最大值為270 Ω。

2. 關斷泄漏電流

包括源關斷泄漏電流（(I{S(OFF)})）和漏關斷泄漏電流（(I{D(OFF)})）。在不同的電源電壓和測試條件下，泄漏電流的最大值在 -800 nA至800 nA之間。

3. 動態(tài)特性

如傳播延遲（(t{PD})）、輸入之間的過渡時間（(t{TRAN})）、開啟時間（(t{ON(EN)})）和關斷時間（(t{OFF(EN)})）等。這些參數(shù)在不同的電源電壓下也有所不同，例如在(V{DD}=1.8 V)時，傳播延遲最大值為30 ns；而在(V{DD}=5 V)時，最大值為10 ns。

4. 注入電流耦合

注入電流耦合會影響輸出電壓的穩(wěn)定性。通過測試不同電源電壓和注入電流條件下的輸出電壓變化（(Delta V_{OUT})），可以評估器件在注入電流情況下的性能。

設計建議

1. 電源供應

TMUX1308-Q1和TMUX1309-Q1可在1.62 V至5.5 V的寬電源范圍內(nèi)工作，但需注意不要超過絕對最大額定值。為了提高電源的抗噪能力，建議在(V_{DD})和地之間使用0.1 μF至10 μF的去耦電容，并將其盡可能靠近器件的電源引腳放置。

2. PCB布局

在PCB布局時，應盡量減少高速信號的過孔和拐角，以減少信號反射和阻抗變化。增加過孔周圍的間隙以減小電容。同時，要注意將(V_{DD})引腳用0.1 μF電容去耦，保持輸入線盡可能短，使用實心接地平面減少電磁干擾（EMI）噪聲拾取，避免敏感模擬跡線與數(shù)字跡線平行或交叉。

總結

TMUX1308-Q1和TMUX1309-Q1汽車級多路復用器憑借其豐富的特性和廣泛的應用場景，為電子工程師在汽車電子系統(tǒng)設計中提供了可靠的解決方案。通過合理的設計和布局，可以充分發(fā)揮這兩款器件的優(yōu)勢，提高系統(tǒng)的性能和可靠性。在實際應用中，電子工程師們還需要根據(jù)具體的設計要求和系統(tǒng)環(huán)境，對器件的參數(shù)和性能進行進一步的評估和優(yōu)化，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。大家在使用這兩款器件的過程中，有沒有遇到過什么有趣的問題或者獨特的應用場景呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。