探索TMUX1133和TMUX1134：高精度開關(guān)的卓越之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，選擇合適的開關(guān)和多路復(fù)用器對(duì)于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高性能和穩(wěn)定性至關(guān)重要。德州儀器（Texas Instruments）的TMUX1133和TMUX1134就是這樣兩款值得關(guān)注的高精度互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）開關(guān)。今天，我們就來深入了解一下這兩款器件的特點(diǎn)、應(yīng)用以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

文件下載：tmux1134.pdf

器件特點(diǎn)

電源范圍廣泛

TMUX113x系列器件支持單電源范圍為1.08V至5.5V，雙電源范圍為±2.75V。這種寬電源范圍使得它們能夠在各種不同的應(yīng)用場(chǎng)景中使用，從低電壓的便攜式設(shè)備到高電壓的工業(yè)系統(tǒng)都能勝任。

低泄漏電流和電荷注入

低泄漏電流僅為3pA，低電荷注入為 -1pC，這兩個(gè)特性使得TMUX113x在高精度測(cè)量應(yīng)用中表現(xiàn)出色。例如，在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAQ）中，低泄漏電流可以減少信號(hào)的失真，提高測(cè)量的精度。

低導(dǎo)通電阻

典型導(dǎo)通電阻為2Ω，低導(dǎo)通電阻意味著在信號(hào)傳輸過程中，開關(guān)引入的損耗更小，能夠更好地保持信號(hào)的完整性。這對(duì)于需要高精度信號(hào)傳輸?shù)膽?yīng)用，如醫(yī)療設(shè)備和測(cè)試儀器，非常重要。

寬溫度范圍

工作溫度范圍為 -40°C至 +125°C，這使得TMUX113x能夠在惡劣的環(huán)境條件下穩(wěn)定工作，適用于工業(yè)自動(dòng)化、汽車電子等領(lǐng)域。

其他特性

• 1.8V邏輯兼容：支持1.8V邏輯電平輸入，可與低邏輯I/O軌的處理器直接接口，無需外部電平轉(zhuǎn)換器，節(jié)省了電路板空間和物料清單（BOM）成本。
• 故障安全邏輯：允許在電源引腳之前施加控制引腳電壓，保護(hù)器件免受潛在損壞。
• 軌到軌操作：信號(hào)路徑輸入/輸出電壓范圍從(V{SS})到(V{DD})，支持單電源應(yīng)用時(shí)(V_{SS})可連接到GND。
• 雙向信號(hào)路徑：信號(hào)可以在源極（Sx）和漏極（Dx）之間雙向傳輸，支持模擬和數(shù)字信號(hào)。
• 先斷后通開關(guān)：避免在切換過程中出現(xiàn)兩個(gè)輸入同時(shí)連接的情況，提高了系統(tǒng)的安全性。
• ESD保護(hù)：人體模型（HBM）靜電放電保護(hù)為2000V，增強(qiáng)了器件的可靠性。

應(yīng)用領(lǐng)域

TMUX113x的特性使其在多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，包括但不限于：

• 工業(yè)自動(dòng)化：如可編程邏輯控制器（PLC）、工廠自動(dòng)化和控制等，用于信號(hào)的切換和選擇。
• 醫(yī)療設(shè)備：如超聲掃描儀、患者監(jiān)測(cè)和診斷設(shè)備、心電圖（ECG）等，滿足高精度測(cè)量和低噪聲的要求。
• 測(cè)試與測(cè)量：如ATE測(cè)試設(shè)備、電池測(cè)試設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室儀器等，確保測(cè)量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
• 通信系統(tǒng)：如光網(wǎng)絡(luò)、光測(cè)試設(shè)備、遠(yuǎn)程無線電單元（RRU）等，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的路由和切換。
• 智能儀表：如水表和燃?xì)獗?，用于?shù)據(jù)的采集和傳輸。

詳細(xì)描述

功能框圖

TMUX1133包含三個(gè)獨(dú)立控制的單刀雙擲（SPDT）開關(guān)，并有一個(gè)低電平有效的EN引腳，可同時(shí)啟用或禁用所有三個(gè)開關(guān)。TMUX1134則包含四個(gè)獨(dú)立控制的SPDT開關(guān)。

雙向操作

TMUX113x器件在源極（Sx）到漏極（Dx）或漏極（Dx）到源極（Sx）的傳導(dǎo)性能相同，每個(gè)通道在兩個(gè)方向上的特性非常相似，支持模擬和數(shù)字信號(hào)。

軌到軌操作

信號(hào)路徑輸入/輸出電壓范圍從(V{SS})到(V{DD})，單電源應(yīng)用時(shí)(V_{SS})可連接到GND，確保了信號(hào)的完整傳輸。

1.8V邏輯兼容輸入

所有邏輯控制輸入均支持1.8V邏輯電平，邏輯輸入閾值隨電源變化，但在5.5V電源電壓下仍能提供1.8V邏輯控制。

故障安全邏輯

控制輸入引腳（SELx和EN）支持故障安全邏輯，允許在電源引腳之前施加電壓，保護(hù)器件免受潛在損壞。

超低泄漏電流

提供極低的導(dǎo)通和關(guān)斷泄漏電流，能夠在高源阻抗輸入和高輸入阻抗運(yùn)算放大器之間切換信號(hào)，且偏移誤差極小。

超低電荷注入

采用傳輸門拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并具有特殊的電荷注入消除電路，在(V_{S}=1V)時(shí)，源極到漏極的電荷注入可降低至 -1pC。

器件功能模式

選擇（SELx）引腳為邏輯引腳，用于控制源極（SxA和SxB）與漏極（Dx）之間的連接。未選中的源極引腳處于開路狀態(tài)（高阻態(tài)），選中時(shí)開關(guān)導(dǎo)通至漏極。TMUX1133的EN引腳為低電平時(shí)，SELx邏輯控制輸入決定選擇哪個(gè)源極輸入；EN引腳為高電平時(shí)，所有開關(guān)均處于開路狀態(tài)。TMUX1134的SELx邏輯控制輸入決定每個(gè)通道的源極引腳與漏極引腳的連接。

真值表

注：X表示無關(guān)項(xiàng)。

應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

典型應(yīng)用

TMUX1133和TMUX1134可用于多通道2:1（SPDT）開關(guān)應(yīng)用，通過集成各種功能，優(yōu)化系統(tǒng)的靈活性和電路板空間。例如，在一個(gè)系統(tǒng)中，可以使用3通道或4通道SPDT開關(guān)來切換不同的輸入信號(hào)，如電壓輸入、校準(zhǔn)路徑、電流輸入等。

設(shè)計(jì)要求

• 電源（(V_{DD})）：5V
• 輸入/輸出電壓范圍：0V至5V
• 輸入/輸出電流范圍：4mA至20mA
• 控制邏輯閾值：1.8V兼容

詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟

• 電源去耦：使用0.1μF至10μF的去耦電容連接(V{DD})和(V{SS})引腳到地，以提高電源的穩(wěn)定性和抗干擾能力。
• 邏輯控制輸入：建議在邏輯控制輸入上使用下拉或上拉電阻，確保每個(gè)通道處于已知狀態(tài)。
• 信號(hào)范圍和電流：所有通過開關(guān)的輸入信號(hào)必須在推薦的工作條件范圍內(nèi)，包括信號(hào)范圍和連續(xù)電流。
• 系統(tǒng)靈活性：多通道2:1開關(guān)可用于切換模擬信號(hào)路徑和校準(zhǔn)路徑、配置單通道接受電壓或電流輸入、將單通道配置為模擬輸入或輸出，提供系統(tǒng)的額外控制和靈活性。

電源供應(yīng)建議

• 電源范圍：單電源范圍為1.08V至5.5V，雙電源范圍為±2.75V。單電源應(yīng)用時(shí)(V_{SS})必須連接到GND。
• 去耦電容：使用0.1μF至10μF的去耦電容連接(V{DD})和(V{SS})引腳到地，放置在盡可能靠近器件電源引腳的位置，并使用低阻抗連接。推薦使用多層陶瓷片式電容器（MLCC），以提供低等效串聯(lián)電阻（ESR）和電感（ESL）特性。
• 噪聲環(huán)境：對(duì)于非常敏感的系統(tǒng)或在惡劣噪聲環(huán)境中的系統(tǒng)，避免使用過孔連接電容到器件引腳，以提高抗噪聲能力。

布局注意事項(xiàng)

• 走線拐角：PCB走線拐角應(yīng)盡量采用圓角設(shè)計(jì)，以保持走線寬度恒定，減少信號(hào)反射。
• 高速信號(hào)：高速信號(hào)走線應(yīng)盡量減少過孔和拐角的使用，以降低信號(hào)反射和阻抗變化。過孔使用時(shí)應(yīng)增加其周圍的間隙尺寸，以減小電容。
• 測(cè)試點(diǎn)設(shè)計(jì)：在高頻設(shè)計(jì)中，應(yīng)避免使用通孔引腳作為測(cè)試點(diǎn)。
• 關(guān)鍵考慮因素：(V{DD})和(V{SS})引腳使用0.1μF電容去耦，輸入線盡量短，使用實(shí)心接地平面減少電磁干擾（EMI）噪聲拾取，避免敏感模擬走線與數(shù)字走線平行，必要時(shí)垂直交叉。

總結(jié)

TMUX1133和TMUX1134以其卓越的性能和豐富的特性，為電子工程師在設(shè)計(jì)高精度、高性能開關(guān)和多路復(fù)用器應(yīng)用時(shí)提供了理想的選擇。無論是工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療設(shè)備還是通信系統(tǒng)，這兩款器件都能發(fā)揮重要作用。在設(shè)計(jì)過程中，合理考慮電源供應(yīng)、布局布線等因素，將有助于充分發(fā)揮它們的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最佳性能。你在實(shí)際應(yīng)用中是否使用過類似的開關(guān)器件？遇到過哪些挑戰(zhàn)和解決方案呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。