汽車級(jí)多路復(fù)用器TMUX13xxA - Q1：特性、應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在汽車電子和工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域，對(duì)于高性能、高可靠性的信號(hào)切換和復(fù)用解決方案的需求日益增長。德州儀器（TI）的TMUX13xxA - Q1系列多路復(fù)用器，以其卓越的特性和廣泛的應(yīng)用場景，成為了工程師們的理想選擇。本文將深入探討TMUX13xxA - Q1的特性、應(yīng)用以及設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵要點(diǎn)。

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一、TMUX13xxA - Q1概述

TMUX13xxA - Q1系列包含TMUX1308A - Q1和TMUX1309A - Q1兩款產(chǎn)品。TMUX1308A - Q1是一款8:1、單通道（單端）多路復(fù)用器，而TMUX1309A - Q1則是4:1、雙通道（差分）多路復(fù)用器。它們均為通用互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）多路復(fù)用器，適用于汽車和工業(yè)等對(duì)可靠性要求極高的應(yīng)用場景。

二、特性亮點(diǎn)

2.1 汽車級(jí)認(rèn)證與寬溫范圍

該系列產(chǎn)品通過了AEC - Q100認(rèn)證，適用于汽車應(yīng)用，其環(huán)境工作溫度范圍為 - 40°C至125°C，能夠在惡劣的汽車環(huán)境中穩(wěn)定工作。

2.2 注入電流控制

內(nèi)部注入電流控制特性是該系列產(chǎn)品的一大亮點(diǎn)。傳統(tǒng)的CMOS開關(guān)在面對(duì)高于正電源（VDD + ?V）或低于地（VSS）的輸入電壓時(shí)，注入電流會(huì)通過輸入保護(hù)二極管流入電源，影響系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性。而TMUX13xxA - Q1的內(nèi)部注入電流控制電路，可使禁用信號(hào)路徑上的信號(hào)超過電源電壓，而不影響啟用信號(hào)路徑的信號(hào)。這一特性消除了通常用于保護(hù)開關(guān)和保持輸入信號(hào)在電源電壓范圍內(nèi)的外部二極管和電阻網(wǎng)絡(luò)的需求，大大簡化了設(shè)計(jì)。

2.3 雙向操作與軌到軌運(yùn)行

支持雙向信號(hào)路徑，從源（Sx）到漏（Dx）或從漏（Dx）到源（Sx）的導(dǎo)通性能相同，可作為多路復(fù)用器和多路解復(fù)用器，支持模擬和數(shù)字信號(hào)。同時(shí)，有效的信號(hào)路徑輸入和輸出電壓范圍從GND到VDD，實(shí)現(xiàn)了軌到軌運(yùn)行。

2.4 1.8V邏輯兼容與故障安全邏輯

所有邏輯控制輸入支持1.8V邏輯兼容控制，即使在5.5V電源電壓下工作，也能提供1.8V邏輯控制，可與低邏輯I/O軌的處理器直接接口，節(jié)省空間和物料清單（BOM）成本。此外，控制輸入引腳（EN、A0、A1和A2）具有故障安全邏輯，允許在電源引腳狀態(tài)不確定的情況下，邏輯引腳工作電壓最高可達(dá)5.5V，保護(hù)設(shè)備免受潛在損壞，減少了系統(tǒng)對(duì)電源時(shí)序的要求。

2.5 高阻抗負(fù)載優(yōu)化

在高阻抗負(fù)載應(yīng)用中，TMUX13xxA - Q1表現(xiàn)出色。當(dāng)開關(guān)輸入連接到高阻抗輸出時(shí)，輸入側(cè)的RC網(wǎng)絡(luò)會(huì)導(dǎo)致輸出穩(wěn)定時(shí)間變長。該系列產(chǎn)品通過減少RC網(wǎng)絡(luò)，降低了電荷注入的影響，從而加快了輸出的穩(wěn)定時(shí)間。

2.6 其他特性

還具備快速穩(wěn)定時(shí)間、低導(dǎo)通電容、短路到電池保護(hù)、靜電放電（ESD）保護(hù)等特性，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的可靠性和適用性。

三、應(yīng)用場景

3.1 汽車電子

在汽車領(lǐng)域，TMUX13xxA - Q1可用于車身控制模塊（BCM）、電池管理系統(tǒng)（BMS）、HVAC控制模塊、汽車頭單元和遠(yuǎn)程信息處理等。例如，在BCM中，可用于復(fù)用各種物理開關(guān)，減少GPIO或ADC輸入的數(shù)量，簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

3.2 工業(yè)自動(dòng)化

在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，可用于模擬和數(shù)字信號(hào)的復(fù)用和解復(fù)用、診斷和監(jiān)控等應(yīng)用。特別是在惡劣環(huán)境和長電纜應(yīng)用中，其注入電流控制特性可有效抵御開關(guān)或瞬態(tài)事件引起的注入電流。

四、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 電源供應(yīng)

TMUX1308A - Q1和TMUX1309A - Q1的工作電源范圍為1.62V至5.5V，但需注意不要超過絕對(duì)最大額定值。為了提高噪聲容限和防止開關(guān)噪聲傳播，建議使用0.1μF至10μF的電源去耦電容，將其盡可能靠近設(shè)備的電源引腳，并采用低阻抗連接。推薦使用多層陶瓷片式電容器（MLCC），對(duì)于對(duì)噪聲敏感的系統(tǒng)，避免使用過孔連接電容器到設(shè)備引腳，可提高噪聲免疫力。

4.2 PCB布局

• 走線拐角處理：PCB走線在90°拐角處會(huì)發(fā)生反射，應(yīng)盡量采用圓角或45°角走線，以保持走線寬度恒定，減少反射。
• 高速信號(hào)布線：高速信號(hào)應(yīng)盡量減少過孔和拐角的使用，增加過孔周圍的間隙尺寸，以減少電容。設(shè)計(jì)測試點(diǎn)時(shí)，應(yīng)避免在高頻下使用通孔引腳。
• 電源和信號(hào)隔離：將VDD引腳用0.1μF電容去耦，盡量縮短輸入線長度，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)字走線并行，必要時(shí)采用垂直交叉。

4.3 注入電流控制設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)過程中，需考慮注入電流的影響。當(dāng)輸入信號(hào)電壓高于VDD或低于GND時(shí)，注入電流控制電路將啟動(dòng)。為了確保設(shè)備安全，需使用串聯(lián)限流電阻將注入設(shè)備的總電流限制在100mA以內(nèi)。在不同的工作場景下，如通道未選中且輸入信號(hào)大于VDD、通道選中且輸入信號(hào)大于VDD、設(shè)備未供電但輸入信號(hào)有電壓等，注入電流控制電路的工作方式有所不同，需根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4.4 短路到電池保護(hù)設(shè)計(jì)

在汽車應(yīng)用中，短路到電池是一個(gè)需要重點(diǎn)考慮的問題。通過合理選擇限流電阻（RLIM），可以在短路到電池的情況下保護(hù)設(shè)備。不同的電池電壓（VBAT）對(duì)應(yīng)不同的RLIM值，需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行計(jì)算和選擇。

五、總結(jié)

TMUX13xxA - Q1系列多路復(fù)用器以其豐富的特性和廣泛的應(yīng)用場景，為汽車和工業(yè)等領(lǐng)域的信號(hào)切換和復(fù)用提供了高性能、高可靠性的解決方案。在設(shè)計(jì)過程中，工程師們需要充分考慮電源供應(yīng)、PCB布局、注入電流控制和短路到電池保護(hù)等關(guān)鍵要點(diǎn)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。你在使用TMUX13xxA - Q1過程中遇到過哪些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。