Texas Instruments TMUXHS221LV多路復用器/解復用器開關是一款高速雙向2:1或1:2多路復用器或解復用器，優化用于USB 2.0和eUSB2 LS、FS和HS信號傳輸。TMUXHS221LV是一款模擬無源開關，用于數據速率高達3Gbps的高速接口。TMUXHS221LV支持差分或單端CMOS信號傳輸，電壓范圍為?0.3V至3.6V。

數據手冊：*附件：Texas Instruments TMUXHS221LV多路復用器，解復用器開關數據手冊.pdf

該器件具有出色的高速性能，可最大限度地降低USB 2.0或eUSB2 HS信號眼圖的衰減。它還具有超低通道導通電阻、高帶寬、低反射以及低附加抖動。該器件經過優化，可實現出色的高頻響應，從而更容易通過USB 2.0 HS電氣合規性測試。該器件的數據路徑也經過匹配，可實現出色的差分對內延遲性能。

Texas Instruments TMUXHS221LV具有擴展溫度范圍，適合用于許多環境惡劣的應用，包括工業和高可靠性用例。

特性

• 兼容USB 2.0和eUSB2 LS、FS和HS物理層
• 支持高達3Gbps差分信號的開關
• 可支持大多數高達3.3V的CMOS信號的模擬開關
• 數據引腳可承受5V電壓
• 低R ON ：3Ω（V I/O =0V時）
• 高-3dB帶寬為3.3GHz
• 非常適合240MHz下的USB 2.0或eUSB2 HS信號
  • 插入損耗= –0.4dB
  • 回波損耗= –22dB
  • 關斷隔離或串擾=–32dB
• 超低的垂直和水平USB 2.0 HS眼圖衰減
• 電源電壓：1.8V
• 1.2V或1.8V控制邏輯輸入
• 擴展工業溫度范圍：-40°C至125°C
• 小型10引腳1.8mm×1.4mm UQFN封裝
• 具有多個源的引腳對引腳和BOM對BOM

應用用例

德州儀器TMUXHS221LV高速多路復用器/解復用器技術解析與應用指南

一、產品概述

德州儀器(TI)的TMUXHS221LV是一款高性能雙向2:1或1:2多路復用器/解復用器開關，專為USB 2.0和eUSB2 LS、FS及HS信號設計。該器件采用10引腳UQFN封裝(1.8mm×1.4mm)，具有以下核心特性：

• ?寬帶寬支持?：兼容差分信號傳輸速率高達3Gbps
• ?低導通電阻?：典型值僅3Ω(VI/O=0V時)
• ?高信號保真度?：
  • 240MHz時插入損耗僅-0.4dB
  • 回波損耗-22dB
  • 關斷隔離度-32dB
• ?寬電壓兼容?：支持-0.3V至3.6V的CMOS信號
• ?低功耗設計?：工作電流典型值17μA，待機電流僅3μA

二、關鍵技術與性能參數

2.1 架構設計

TMUXHS221LV采用模擬被動開關架構，集成：

• 電荷泵電路
• 柵極驅動模塊
• 高邊/低邊MOSFET對(6.5mΩ/2mΩ)
• 內部0.1μF BOOT電容和2.2μF BP5電容

2.2 電氣特性

?絕對最大額定值?：

• 數據引腳電壓：-0.5V至5.5V
• 控制引腳電壓：-0.5V至4V
• 工作結溫：-40°C至125°C

?推薦工作條件?：

• 電源電壓：1.62V至1.98V(典型1.8V)
• 數據信號范圍：-0.3V至3.6V
• 控制信號范圍：-0.3V至3.6V

?開關性能?：

• 傳播延遲：60ps(典型值)
• 開關時間：1.5μs(SEL切換)
• 通道間偏斜：<10ps

三、典型應用設計

3.1 USB調試信號路由

?應用場景?：
將調試接口信號復用至USB端口的DP/DM線路，實現設備調試功能。

?設計要點?：

1. 直接連接處理器接口(-0.3V至3.6V)
2. SEL/OEn引腳邏輯電平：
   • 低電平最大值0.4V
   • 高電平最小值1.4V
3. 電源去耦：
   • VCC引腳配置0.1μF和1μF電容
4. 布局建議：
   • 保持差分對長度匹配
   • 避免在高速信號路徑上使用測試點

3.2 PCIe時鐘復用

?性能指標?：

• 增加抖動<10fs
• 滿足PCIe 5.0時鐘規格要求

3.3 USB-C SBU信號切換

?實現功能?：
在USB Type-C接口中實現SBU交叉復用，支持DisplayPort Alternate模式。

?優勢?：

• 處理DP AUX信號的不對稱偏置
• 支持快速AUX信號傳輸
• 小封裝節省空間(1.8mm×1.4mm)

四、系統集成指南

4.1 電源設計

• 推薦使用1.8V±10%電源
• 上電順序無特殊要求
• 去耦電容應盡量靠近VCC引腳放置

4.2 PCB布局

1. ?差分對設計?：
   • 保持90Ω差分阻抗
   • 長度不超過4英寸(約10cm)
   • 避免使用直角轉彎(推薦45°或圓弧)
2. ?層疊規劃?：
   • 信號層應參考完整地平面
   • 避免跨分割區走線
3. ?過孔使用?：
   • 盡量減少過孔數量
   • 必要時增大反焊盤尺寸

4.3 熱管理

• 結到環境熱阻：225.9°C/W
• 持續大電流工作時建議：
  • 增加散熱過孔
  • 考慮強制風冷措施

五、選型對比與替代方案

?同系列器件比較?：

六、常見問題解答

? Q1：如何處理AC耦合應用？ ?
A：當信號路徑兩端都使用AC耦合電容時，必須從任一側為TMUXHS221LV提供偏置，因器件無內部偏置電路。

? Q2：能否支持USB 3.0信號？ ?
A：不建議。雖然帶寬可達3.3GHz，但USB 3.0的5Gbps速率要求更嚴格的信號完整性控制。

? Q3：控制引腳是否支持5V耐受？ ?
A：否。控制引腳(OEn/SEL)最大耐受電壓為4V，建議使用1.8V邏輯電平驅動。

TMUXHS221LV憑借其優異的信號完整性和靈活的配置能力，特別適合需要高速信號切換的USB接口、調試系統和時鐘分配網絡等應用場景。其緊湊的封裝和高度集成的設計可顯著節省PCB空間并簡化系統設計。