探索 TMUX8108 和 TMUX8109：高電壓模擬多路復(fù)用器的卓越之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，高電壓模擬多路復(fù)用器的性能和穩(wěn)定性至關(guān)重要。TMUX8108 和 TMUX8109 作為現(xiàn)代高性能的模擬多路復(fù)用器，為電子工程師們提供了出色的解決方案。今天，我們就來深入了解這兩款器件。

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器件概述

TMUX8108 和 TMUX8109 是具有 8:1（單端）和 4:1（差分）配置的互補(bǔ)金屬 - 氧化物半導(dǎo)體（CMOS）模擬多路復(fù)用器。它們能夠適應(yīng)雙電源、單電源或高達(dá) 100 V 的非對(duì)稱電源，為不同的應(yīng)用場(chǎng)景提供了極大的靈活性。而且，在整個(gè)電源電壓范圍內(nèi)，TMUX810x 系列器件都能保持一致的模擬參數(shù)性能，這意味著在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中可以選擇最方便的電源軌，同時(shí)還能保證出色的性能。

特性亮點(diǎn)

雙向操作

這兩款器件從源極（Sx）到漏極（D 或 Dx），或者從漏極到源極，都能實(shí)現(xiàn)良好的導(dǎo)通，并且每個(gè)信號(hào)路徑在兩個(gè)方向上都具有非常相似的特性。這種雙向操作的特性在許多復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)中非常實(shí)用，大家在實(shí)際應(yīng)用中是否也遇到過需要雙向信號(hào)傳輸?shù)膱?chǎng)景呢？

平坦的導(dǎo)通電阻

TMUX8108 和 TMUX8109 采用了特殊的開關(guān)架構(gòu)，在大多數(shù)開關(guān)輸入操作區(qū)域內(nèi)能夠產(chǎn)生超平坦的導(dǎo)通電阻（$R{ON}$）。平坦的$R{ON}$響應(yīng)使得該器件可用于精密傳感器應(yīng)用，因?yàn)闊o論采樣信號(hào)如何，$R{ON}$都能得到有效控制。而且，這種架構(gòu)無需電荷泵，不會(huì)產(chǎn)生不必要的噪聲影響采樣精度。不過，需要注意的是，最平坦的導(dǎo)通電阻區(qū)域從$V{SS}$延伸到大約比$V{DD}$低 5 V 的位置，一旦信號(hào)接近$V{DD}$的 5 V 范圍內(nèi)，導(dǎo)通電阻將呈指數(shù)級(jí)增加，可能會(huì)影響信號(hào)傳輸。

保護(hù)特性

• 故障安全邏輯：故障安全邏輯電路允許在電源引腳之前施加邏輯控制引腳的電壓，保護(hù)器件免受潛在損壞。同時(shí)，該特性還允許多路復(fù)用器的邏輯輸入與高電壓接口，簡(jiǎn)化了只有高電壓控制信號(hào)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在正常操作中，邏輯輸入可以承受高達(dá) +48 V 的正故障，但對(duì)負(fù)過電壓情況沒有保護(hù)。
• ESD 保護(hù)：所有引腳都支持高達(dá) ±2 kV 的 HBM ESD 保護(hù)級(jí)別，有助于在制造過程中保護(hù)器件免受 ESD 事件的影響。
• 閂鎖免疫：通過在硅襯底頂部放置絕緣氧化物層，防止寄生結(jié)的形成，使得器件在任何情況下都具有閂鎖免疫能力。這種特性使得 TMUX8108 和 TMUX8109 能夠在惡劣環(huán)境中可靠工作。

1.8 V 邏輯兼容輸入

TMUX8108 和 TMUX8109 的所有邏輯控制輸入都支持 1.8 V 邏輯兼容控制。這種低邏輯電平輸入使得它們可以與具有較低邏輯 I/O 軌的處理器接口，無需外部轉(zhuǎn)換器，節(jié)省了空間和物料成本。

邏輯引腳集成下拉電阻

器件內(nèi)部具有弱下拉電阻連接到地，確保邏輯引腳不會(huì)懸空。下拉電阻值約為 4 MΩ，在較高電壓下會(huì)鉗位到約 1 μA，集成了多達(dá)四個(gè)外部組件，減少了系統(tǒng)尺寸和成本。

規(guī)格參數(shù)

絕對(duì)最大額定值

了解器件的絕對(duì)最大額定值對(duì)于正確使用和保護(hù)器件至關(guān)重要。例如，$V{DD} - V{SS}$的最大值為 110 V，$V{DD}$的范圍是 -0.5 V 到 110 V，$V{SS}$的范圍是 -110 V 到 0.5 V 等。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，一定要確保器件的工作條件在絕對(duì)最大額定值范圍內(nèi)，否則可能會(huì)導(dǎo)致器件永久性損壞。

推薦工作條件

推薦工作條件給出了器件正常工作的最佳范圍。例如，電源電壓差$V{DD} - V{SS}$應(yīng)在 10 V 到 100 V 之間，環(huán)境溫度范圍為 -40°C 到 125°C 等。遵循這些推薦條件可以保證器件的性能和可靠性。

電氣特性

不同電源條件下的電氣特性對(duì)于評(píng)估器件在各種應(yīng)用中的性能非常關(guān)鍵。例如，在 ±15 V 雙電源、±36 V 雙電源、±50 V 雙電源以及 72 V 和 100 V 單電源等條件下，導(dǎo)通電阻、導(dǎo)通電阻失配、導(dǎo)通電阻平坦度、泄漏電流等參數(shù)都有所不同。我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景選擇合適的電源條件，并參考相應(yīng)的電氣特性參數(shù)。

開關(guān)特性

開關(guān)特性包括過渡時(shí)間、開啟和關(guān)閉時(shí)間、傳播延遲、電荷注入、關(guān)斷隔離、串?dāng)_、帶寬等。這些特性直接影響到器件在高速開關(guān)和信號(hào)傳輸中的性能。例如，過渡時(shí)間越短，器件的響應(yīng)速度就越快；關(guān)斷隔離和串?dāng)_性能越好，信號(hào)之間的干擾就越小。

應(yīng)用案例

典型應(yīng)用場(chǎng)景

TMUX8108 和 TMUX8109 適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景，如高壓雙向開關(guān)、模擬和數(shù)字多路復(fù)用和解復(fù)用、半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備、LCD 測(cè)試設(shè)備、電池測(cè)試設(shè)備、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAQ）、數(shù)字萬用表（DMM）、工廠自動(dòng)化和控制、可編程邏輯控制器（PLC）以及模擬輸入模塊等。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)示例

在許多模擬前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，輸出傳感器與信號(hào)鏈的其他部分可能通過長(zhǎng)電纜連接，這會(huì)導(dǎo)致信號(hào)線上疊加高共模電壓偏移。一種解決方案是使用高壓多路復(fù)用器與高壓運(yùn)算放大器電平轉(zhuǎn)換級(jí)相結(jié)合，將輸入信號(hào)正確縮放至 ADC 的輸入要求。TMUX8109 可以用于設(shè)計(jì)差分、四通道、多路復(fù)用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在這個(gè)應(yīng)用中，我們需要注意電源的選擇和布局，以確保系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。

設(shè)計(jì)建議

電源供應(yīng)

TMUX8108 和 TMUX8109 可以在 ±10 V 到 ±50 V 的寬電源范圍內(nèi)工作，也能適應(yīng)非對(duì)稱電源。為了提高電源噪聲免疫力，建議在$V{DD}$和$V{SS}$引腳與地之間使用 1 μF 到 10 μF 的電源去耦電容，并在靠近電源引腳處放置一個(gè) 0.1 μF 的電容，以提供最佳的電源去耦效果。同時(shí)，一定要確保在電源斜坡上升之前建立好接地（GND）連接。

布局設(shè)計(jì)

在 PCB 布局設(shè)計(jì)中，有幾個(gè)關(guān)鍵要點(diǎn)需要注意。首先，要在$V{DD}$和$V{SS}$與地之間連接至少一個(gè) 0.1 μF 到 10 μF 的去耦電容，推薦使用 0.1 μF 和 1 μF 的電容，并將最低值的電容盡可能靠近引腳放置。其次，要保持輸入線盡可能短，以減少信號(hào)干擾。此外，使用實(shí)心接地平面有助于散熱和減少電磁干擾（EMI）噪聲拾取，避免敏感的模擬走線與數(shù)字走線平行，必要時(shí)盡量采用垂直交叉。

總結(jié)

TMUX8108 和 TMUX8109 憑借其出色的性能和豐富的特性，為電子工程師在高電壓模擬多路復(fù)用設(shè)計(jì)中提供了可靠的選擇。無論是在復(fù)雜的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)還是精密的數(shù)據(jù)采集設(shè)備中，它們都能發(fā)揮重要作用。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的需求和設(shè)計(jì)要求，合理選擇器件的工作條件和布局方式，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。希望通過本文的介紹，大家對(duì)這兩款器件有了更深入的了解，在未來的設(shè)計(jì)中能夠更加得心應(yīng)手。

你在使用 TMUX8108 或 TMUX8109 時(shí)遇到過哪些問題？又有哪些獨(dú)特的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流！