探索TMUX1133和TMUX1134：高精度開關的卓越之選

在電子設計領域，選擇合適的開關和多路復用器對于實現系統的高性能和穩定性至關重要。德州儀器（Texas Instruments）的TMUX1133和TMUX1134就是這樣兩款值得關注的高精度互補金屬氧化物半導體（CMOS）開關。今天，我們就來深入了解一下這兩款器件的特點、應用以及設計要點。

文件下載：tmux1134.pdf

器件特點

電源范圍廣泛

TMUX113x系列器件支持單電源范圍為1.08V至5.5V，雙電源范圍為±2.75V。這種寬電源范圍使得它們能夠在各種不同的應用場景中使用，從低電壓的便攜式設備到高電壓的工業系統都能勝任。

低泄漏電流和電荷注入

低泄漏電流僅為3pA，低電荷注入為 -1pC，這兩個特性使得TMUX113x在高精度測量應用中表現出色。例如，在數據采集系統（DAQ）中，低泄漏電流可以減少信號的失真，提高測量的精度。

低導通電阻

典型導通電阻為2Ω，低導通電阻意味著在信號傳輸過程中，開關引入的損耗更小，能夠更好地保持信號的完整性。這對于需要高精度信號傳輸的應用，如醫療設備和測試儀器，非常重要。

寬溫度范圍

工作溫度范圍為 -40°C至 +125°C，這使得TMUX113x能夠在惡劣的環境條件下穩定工作，適用于工業自動化、汽車電子等領域。

其他特性

• 1.8V邏輯兼容：支持1.8V邏輯電平輸入，可與低邏輯I/O軌的處理器直接接口，無需外部電平轉換器，節省了電路板空間和物料清單（BOM）成本。
• 故障安全邏輯：允許在電源引腳之前施加控制引腳電壓，保護器件免受潛在損壞。
• 軌到軌操作：信號路徑輸入/輸出電壓范圍從(V{SS})到(V{DD})，支持單電源應用時(V_{SS})可連接到GND。
• 雙向信號路徑：信號可以在源極（Sx）和漏極（Dx）之間雙向傳輸，支持模擬和數字信號。
• 先斷后通開關：避免在切換過程中出現兩個輸入同時連接的情況，提高了系統的安全性。
• ESD保護：人體模型（HBM）靜電放電保護為2000V，增強了器件的可靠性。

應用領域

TMUX113x的特性使其在多個領域都有廣泛的應用，包括但不限于：

• 工業自動化：如可編程邏輯控制器（PLC）、工廠自動化和控制等，用于信號的切換和選擇。
• 醫療設備：如超聲掃描儀、患者監測和診斷設備、心電圖（ECG）等，滿足高精度測量和低噪聲的要求。
• 測試與測量：如ATE測試設備、電池測試設備、實驗室儀器等，確保測量的準確性和穩定性。
• 通信系統：如光網絡、光測試設備、遠程無線電單元（RRU）等，實現信號的路由和切換。
• 智能儀表：如水表和燃氣表，用于數據的采集和傳輸。

詳細描述

功能框圖

TMUX1133包含三個獨立控制的單刀雙擲（SPDT）開關，并有一個低電平有效的EN引腳，可同時啟用或禁用所有三個開關。TMUX1134則包含四個獨立控制的SPDT開關。

雙向操作

TMUX113x器件在源極（Sx）到漏極（Dx）或漏極（Dx）到源極（Sx）的傳導性能相同，每個通道在兩個方向上的特性非常相似，支持模擬和數字信號。

軌到軌操作

信號路徑輸入/輸出電壓范圍從(V{SS})到(V{DD})，單電源應用時(V_{SS})可連接到GND，確保了信號的完整傳輸。

1.8V邏輯兼容輸入

所有邏輯控制輸入均支持1.8V邏輯電平，邏輯輸入閾值隨電源變化，但在5.5V電源電壓下仍能提供1.8V邏輯控制。

故障安全邏輯

控制輸入引腳（SELx和EN）支持故障安全邏輯，允許在電源引腳之前施加電壓，保護器件免受潛在損壞。

超低泄漏電流

提供極低的導通和關斷泄漏電流，能夠在高源阻抗輸入和高輸入阻抗運算放大器之間切換信號，且偏移誤差極小。

超低電荷注入

采用傳輸門拓撲結構，并具有特殊的電荷注入消除電路，在(V_{S}=1V)時，源極到漏極的電荷注入可降低至 -1pC。

器件功能模式

選擇（SELx）引腳為邏輯引腳，用于控制源極（SxA和SxB）與漏極（Dx）之間的連接。未選中的源極引腳處于開路狀態（高阻態），選中時開關導通至漏極。TMUX1133的EN引腳為低電平時，SELx邏輯控制輸入決定選擇哪個源極輸入；EN引腳為高電平時，所有開關均處于開路狀態。TMUX1134的SELx邏輯控制輸入決定每個通道的源極引腳與漏極引腳的連接。

真值表

注：X表示無關項。

應用與實現

典型應用

TMUX1133和TMUX1134可用于多通道2:1（SPDT）開關應用，通過集成各種功能，優化系統的靈活性和電路板空間。例如，在一個系統中，可以使用3通道或4通道SPDT開關來切換不同的輸入信號，如電壓輸入、校準路徑、電流輸入等。

設計要求

• 電源（(V_{DD})）：5V
• 輸入/輸出電壓范圍：0V至5V
• 輸入/輸出電流范圍：4mA至20mA
• 控制邏輯閾值：1.8V兼容

詳細設計步驟

• 電源去耦：使用0.1μF至10μF的去耦電容連接(V{DD})和(V{SS})引腳到地，以提高電源的穩定性和抗干擾能力。
• 邏輯控制輸入：建議在邏輯控制輸入上使用下拉或上拉電阻，確保每個通道處于已知狀態。
• 信號范圍和電流：所有通過開關的輸入信號必須在推薦的工作條件范圍內，包括信號范圍和連續電流。
• 系統靈活性：多通道2:1開關可用于切換模擬信號路徑和校準路徑、配置單通道接受電壓或電流輸入、將單通道配置為模擬輸入或輸出，提供系統的額外控制和靈活性。

電源供應建議

• 電源范圍：單電源范圍為1.08V至5.5V，雙電源范圍為±2.75V。單電源應用時(V_{SS})必須連接到GND。
• 去耦電容：使用0.1μF至10μF的去耦電容連接(V{DD})和(V{SS})引腳到地，放置在盡可能靠近器件電源引腳的位置，并使用低阻抗連接。推薦使用多層陶瓷片式電容器（MLCC），以提供低等效串聯電阻（ESR）和電感（ESL）特性。
• 噪聲環境：對于非常敏感的系統或在惡劣噪聲環境中的系統，避免使用過孔連接電容到器件引腳，以提高抗噪聲能力。

布局注意事項

• 走線拐角：PCB走線拐角應盡量采用圓角設計，以保持走線寬度恒定，減少信號反射。
• 高速信號：高速信號走線應盡量減少過孔和拐角的使用，以降低信號反射和阻抗變化。過孔使用時應增加其周圍的間隙尺寸，以減小電容。
• 測試點設計：在高頻設計中，應避免使用通孔引腳作為測試點。
• 關鍵考慮因素：(V{DD})和(V{SS})引腳使用0.1μF電容去耦，輸入線盡量短，使用實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字走線平行，必要時垂直交叉。

總結

TMUX1133和TMUX1134以其卓越的性能和豐富的特性，為電子工程師在設計高精度、高性能開關和多路復用器應用時提供了理想的選擇。無論是工業自動化、醫療設備還是通信系統，這兩款器件都能發揮重要作用。在設計過程中，合理考慮電源供應、布局布線等因素，將有助于充分發揮它們的優勢，實現系統的最佳性能。你在實際應用中是否使用過類似的開關器件？遇到過哪些挑戰和解決方案呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。