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

在電子設計領域，高電壓模擬多路復用器的性能和穩定性至關重要。TMUX8108 和 TMUX8109 作為現代高性能的模擬多路復用器，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。

文件下載：tmux8108.pdf

器件概述

TMUX8108 和 TMUX8109 是具有 8:1（單端）和 4:1（差分）配置的互補金屬 - 氧化物半導體（CMOS）模擬多路復用器。它們能夠適應雙電源、單電源或高達 100 V 的非對稱電源，為不同的應用場景提供了極大的靈活性。而且，在整個電源電壓范圍內，TMUX810x 系列器件都能保持一致的模擬參數性能，這意味著在系統設計中可以選擇最方便的電源軌，同時還能保證出色的性能。

特性亮點

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，都能實現良好的導通，并且每個信號路徑在兩個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雜的電路設計中非常實用，大家在實際應用中是否也遇到過需要雙向信號傳輸的場景呢？

平坦的導通電阻

TMUX8108 和 TMUX8109 采用了特殊的開關架構，在大多數開關輸入操作區域內能夠產生超平坦的導通電阻（$R{ON}$）。平坦的$R{ON}$響應使得該器件可用于精密傳感器應用，因為無論采樣信號如何，$R{ON}$都能得到有效控制。而且，這種架構無需電荷泵，不會產生不必要的噪聲影響采樣精度。不過，需要注意的是，最平坦的導通電阻區域從$V{SS}$延伸到大約比$V{DD}$低 5 V 的位置，一旦信號接近$V{DD}$的 5 V 范圍內，導通電阻將呈指數級增加，可能會影響信號傳輸。

保護特性

• 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，保護器件免受潛在損壞。同時，該特性還允許多路復用器的邏輯輸入與高電壓接口，簡化了只有高電壓控制信號的系統設計。在正常操作中，邏輯輸入可以承受高達 +48 V 的正故障，但對負過電壓情況沒有保護。
• ESD 保護：所有引腳都支持高達 ±2 kV 的 HBM ESD 保護級別，有助于在制造過程中保護器件免受 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，無需外部轉換器，節省了空間和物料成本。

邏輯引腳集成下拉電阻

器件內部具有弱下拉電阻連接到地，確保邏輯引腳不會懸空。下拉電阻值約為 4 MΩ，在較高電壓下會鉗位到約 1 μA，集成了多達四個外部組件，減少了系統尺寸和成本。

規格參數

絕對最大額定值

了解器件的絕對最大額定值對于正確使用和保護器件至關重要。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。在實際設計中，一定要確保器件的工作條件在絕對最大額定值范圍內，否則可能會導致器件永久性損壞。

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$V{DD} - V{SS}$應在 10 V 到 100 V 之間，環境溫度范圍為 -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于評估器件在各種應用中的性能非常關鍵。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，導通電阻、導通電阻失配、導通電阻平坦度、泄漏電流等參數都有所不同。我們在設計時需要根據具體的應用場景選擇合適的電源條件，并參考相應的電氣特性參數。

開關特性

開關特性包括過渡時間、開啟和關閉時間、傳播延遲、電荷注入、關斷隔離、串擾、帶寬等。這些特性直接影響到器件在高速開關和信號傳輸中的性能。例如，過渡時間越短，器件的響應速度就越快；關斷隔離和串擾性能越好，信號之間的干擾就越小。

應用案例

典型應用場景

TMUX8108 和 TMUX8109 適用于多種應用場景，如高壓雙向開關、模擬和數字多路復用和解復用、半導體測試設備、LCD 測試設備、電池測試設備、數據采集系統（DAQ）、數字萬用表（DMM）、工廠自動化和控制、可編程邏輯控制器（PLC）以及模擬輸入模塊等。

數據采集系統示例

在許多模擬前端數據采集系統中，輸出傳感器與信號鏈的其他部分可能通過長電纜連接，這會導致信號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用器與高壓運算放大器電平轉換級相結合，將輸入信號正確縮放至 ADC 的輸入要求。TMUX8109 可以用于設計差分、四通道、多路復用數據采集系統。在這個應用中，我們需要注意電源的選擇和布局，以確保系統的性能和穩定性。

設計建議

電源供應

TMUX8108 和 TMUX8109 可以在 ±10 V 到 ±50 V 的寬電源范圍內工作，也能適應非對稱電源。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 0.1 μF 的電容，以提供最佳的電源去耦效果。同時，一定要確保在電源斜坡上升之前建立好接地（GND）連接。

布局設計

在 PCB 布局設計中，有幾個關鍵要點需要注意。首先，要在$V{DD}$和$V{SS}$與地之間連接至少一個 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，以減少信號干擾。此外，使用實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字走線平行，必要時盡量采用垂直交叉。

總結

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用設計中提供了可靠的選擇。無論是在復雜的工業自動化系統還是精密的數據采集設備中，它們都能發揮重要作用。在實際應用中，我們需要根據具體的需求和設計要求，合理選擇器件的工作條件和布局方式，以充分發揮其優勢。希望通過本文的介紹，大家對這兩款器件有了更深入的了解，在未來的設計中能夠更加得心應手。

你在使用 TMUX8108 或 TMUX8109 時遇到過哪些問題？又有哪些獨特的應用經驗呢？歡迎在評論區分享交流！