Texas Instruments TMUXHS221LV多路復(fù)用器/解復(fù)用器開關(guān)是一款高速雙向2:1或1:2多路復(fù)用器或解復(fù)用器，優(yōu)化用于USB 2.0和eUSB2 LS、FS和HS信號(hào)傳輸。TMUXHS221LV是一款模擬無(wú)源開關(guān)，用于數(shù)據(jù)速率高達(dá)3Gbps的高速接口。TMUXHS221LV支持差分或單端CMOS信號(hào)傳輸，電壓范圍為?0.3V至3.6V。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：Texas Instruments TMUXHS221LV多路復(fù)用器，解復(fù)用器開關(guān)數(shù)據(jù)手冊(cè).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(hào)眼圖的衰減。它還具有超低通道導(dǎo)通電阻、高帶寬、低反射以及低附加抖動(dòng)。該器件經(jīng)過優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)出色的高頻響應(yīng)，從而更容易通過USB 2.0 HS電氣合規(guī)性測(cè)試。該器件的數(shù)據(jù)路徑也經(jīng)過匹配，可實(shí)現(xiàn)出色的差分對(duì)內(nèi)延遲性能。

Texas Instruments TMUXHS221LV具有擴(kuò)展溫度范圍，適合用于許多環(huán)境惡劣的應(yīng)用，包括工業(yè)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(dá)3Gbps差分信號(hào)的開關(guān)
• 可支持大多數(shù)高達(dá)3.3V的CMOS信號(hào)的模擬開關(guān)
• 數(shù)據(jù)引腳可承受5V電壓
• 低R ON ：3Ω（V I/O =0V時(shí)）
• 高-3dB帶寬為3.3GHz
• 非常適合240MHz下的USB 2.0或eUSB2 HS信號(hào)
  • 插入損耗= –0.4dB
  • 回波損耗= –22dB
  • 關(guān)斷隔離或串?dāng)_=–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(kuò)展工業(yè)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(gè)源的引腳對(duì)引腳和BOM對(duì)BOM

應(yīng)用用例

德州儀器TMUXHS221LV高速多路復(fù)用器/解復(fù)用器技術(shù)解析與應(yīng)用指南

一、產(chǎn)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(fù)用器/解復(fù)用器開關(guān)，專為USB 2.0和eUSB2 LS、FS及HS信號(hào)設(shè)計(jì)。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(hào)傳輸速率高達(dá)3Gbps
• ?低導(dǎo)通電阻?：典型值僅3Ω(VI/O=0V時(shí))
• ?高信號(hào)保真度?：
  • 240MHz時(shí)插入損耗僅-0.4dB
  • 回波損耗-22dB
  • 關(guān)斷隔離度-32dB
• ?寬電壓兼容?：支持-0.3V至3.6V的CMOS信號(hào)
• ?低功耗設(shè)計(jì)?：工作電流典型值17μA，待機(jī)電流僅3μA

二、關(guān)鍵技術(shù)與性能參數(shù)

2.1 架構(gòu)設(shè)計(jì)

TMUXHS221LV采用模擬被動(dòng)開關(guān)架構(gòu)，集成：

• 電荷泵電路
• 柵極驅(qū)動(dòng)模塊
• 高邊/低邊MOSFET對(duì)(6.5mΩ/2mΩ)
• 內(nèi)部0.1μF BOOT電容和2.2μF BP5電容

2.2 電氣特性

?絕對(duì)最大額定值?：

• 數(shù)據(jù)引腳電壓：-0.5V至5.5V
• 控制引腳電壓：-0.5V至4V
• 工作結(jié)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(shù)據(jù)信號(hào)范圍：-0.3V至3.6V
• 控制信號(hào)范圍：-0.3V至3.6V

?開關(guān)性能?：

• 傳播延遲：60ps(典型值)
• 開關(guān)時(shí)間：1.5μs(SEL切換)
• 通道間偏斜：<10ps

三、典型應(yīng)用設(shè)計(jì)

3.1 USB調(diào)試信號(hào)路由

?應(yīng)用場(chǎng)景?：
將調(diào)試接口信號(hào)復(fù)用至USB端口的DP/DM線路，實(shí)現(xiàn)設(shè)備調(diào)試功能。

?設(shè)計(jì)要點(diǎn)?：

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(duì)長(zhǎng)度匹配
   • 避免在高速信號(hào)路徑上使用測(cè)試點(diǎn)

3.2 PCIe時(shí)鐘復(fù)用

?性能指標(biāo)?：

• 增加抖動(dòng)<10fs
• 滿足PCIe 5.0時(shí)鐘規(guī)格要求

3.3 USB-C SBU信號(hào)切換

?實(shí)現(xiàn)功能?：
在USB Type-C接口中實(shí)現(xiàn)SBU交叉復(fù)用，支持DisplayPort Alternate模式。

?優(yōu)勢(shì)?：

• 處理DP AUX信號(hào)的不對(duì)稱偏置
• 支持快速AUX信號(hào)傳輸
• 小封裝節(jié)省空間(1.8mm×1.4mm)

四、系統(tǒng)集成指南

4.1 電源設(shè)計(jì)

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

4.2 PCB布局

1. ?差分對(duì)設(shè)計(jì)?：
   • 保持90Ω差分阻抗
   • 長(zhǎng)度不超過4英寸(約10cm)
   • 避免使用直角轉(zhuǎn)彎(推薦45°或圓弧)
2. ?層疊規(guī)劃?：
   • 信號(hào)層應(yīng)參考完整地平面
   • 避免跨分割區(qū)走線
3. ?過孔使用?：
   • 盡量減少過孔數(shù)量
   • 必要時(shí)增大反焊盤尺寸

4.3 熱管理

• 結(jié)到環(huán)境熱阻：225.9°C/W
• 持續(xù)大電流工作時(shí)建議：
  • 增加散熱過孔
  • 考慮強(qiáng)制風(fēng)冷措施

五、選型對(duì)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(yīng)用？ ?
A：當(dāng)信號(hào)路徑兩端都使用AC耦合電容時(shí)，必須從任一側(cè)為TMUXHS221LV提供偏置，因器件無(wú)內(nèi)部偏置電路。

? Q2：能否支持USB 3.0信號(hào)？ ?
A：不建議。雖然帶寬可達(dá)3.3GHz，但USB 3.0的5Gbps速率要求更嚴(yán)格的信號(hào)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(qū)動(dòng)。

TMUXHS221LV憑借其優(yōu)異的信號(hào)完整性和靈活的配置能力，特別適合需要高速信號(hào)切換的USB接口、調(diào)試系統(tǒng)和時(shí)鐘分配網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用場(chǎng)景。其緊湊的封裝和高度集成的設(shè)計(jì)可顯著節(jié)省PCB空間并簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。