探索TMUX111x系列：高精度開關(guān)的卓越之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，開關(guān)元件的性能往往對整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度起著關(guān)鍵作用。今天，我們來深入了解一下德州儀器（Texas Instruments）的TMUX111x系列，包括TMUX1111、TMUX1112和TMUX1113這三款5V、低泄漏電流、4通道的精密開關(guān)。

文件下載：tmux1112.pdf

特性亮點(diǎn)

1. 寬供電范圍與低功耗特性

TMUX111x系列的供電范圍非常廣泛，從1.08V到5.5V都能正常工作。這一特性使得它在不同的電源環(huán)境下都能靈活應(yīng)用，無論是低電壓的便攜式設(shè)備，還是標(biāo)準(zhǔn)的5V系統(tǒng)，都能輕松適配。同時，其8nA的低電源電流，對于需要長時間運(yùn)行的設(shè)備來說，能夠有效降低功耗，延長電池續(xù)航時間。

2. 極低的泄漏電流與電荷注入

低泄漏電流是該系列的一大優(yōu)勢，僅為3pA。這意味著在信號傳輸過程中，幾乎不會有電流泄漏，能夠保證信號的完整性和準(zhǔn)確性。而低電荷注入（-1.5pC）則能減少開關(guān)操作時對信號的干擾，特別適用于對信號精度要求極高的應(yīng)用場景。

3. 低導(dǎo)通電阻與出色的溫度特性

導(dǎo)通電阻低至2Ω，這使得信號在通過開關(guān)時的損耗大大降低，提高了信號的傳輸效率。此外，它能在 -40°C 到 +125°C 的寬溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境條件，保證了設(shè)備在不同溫度下的性能一致性。

4. 邏輯兼容性與故障保護(hù)

該系列支持1.8V邏輯兼容，能夠方便地與各種低電壓的微處理器和邏輯電路接口，無需額外的電平轉(zhuǎn)換電路，簡化了設(shè)計(jì)。同時，它還具備故障保護(hù)邏輯，即使在電源引腳狀態(tài)不穩(wěn)定的情況下，也能正常工作，提高了系統(tǒng)的可靠性。

5. 雙向信號路徑與其他特性

雙向信號路徑設(shè)計(jì)使得信號可以在源（Sx）和漏（Dx）引腳之間雙向傳輸，增加了信號傳輸?shù)撵`活性。此外，它還具備先斷后通（Break-before-make）開關(guān)特性、軌到軌操作能力以及高達(dá)2000V的ESD保護(hù)（HBM），進(jìn)一步提升了其在各種復(fù)雜應(yīng)用中的適應(yīng)性。

應(yīng)用領(lǐng)域

1. 采樣保持電路

在模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）中，采樣保持電路是一個關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。TMUX111x系列的低電荷注入和低泄漏電流特性，能夠有效地減少采樣誤差，提高ADC的采樣精度和穩(wěn)定性。同時，它的低導(dǎo)通電阻和快速切換時間，也能確保在采樣瞬間準(zhǔn)確地采集到輸入信號。

2. 反饋增益切換

在放大器電路中，通過切換反饋電阻的阻值可以實(shí)現(xiàn)不同的增益設(shè)置。TMUX111x系列可以作為增益切換開關(guān)，其低泄漏電流和低電容特性，能夠減少對放大器輸出的影響，保證放大器在不同增益下的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

3. 信號隔離

在一些對信號隔離要求較高的應(yīng)用中，如醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)自動化等，TMUX111x系列可以用于隔離不同的信號通道，防止信號之間的干擾和串?dāng)_。其高隔離度和低串?dāng)_特性，能夠有效地保證信號的獨(dú)立性和安全性。

4. 其他應(yīng)用

除了上述應(yīng)用外，TMUX111x系列還廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAQ）、ATE測試設(shè)備、電池測試設(shè)備、儀器儀表、智能電表、光通信網(wǎng)絡(luò)和光測試設(shè)備等領(lǐng)域，為這些領(lǐng)域的電子設(shè)備提供了高性能的開關(guān)解決方案。

器件比較

1. TMUX1111

TMUX1111是一款常閉型的4通道開關(guān)，通過邏輯0輸入來打開相應(yīng)的開關(guān)通道。它適用于那些需要在默認(rèn)狀態(tài)下保持通路的應(yīng)用場景。

2. TMUX1112

TMUX1112則是常開型的4通道開關(guān)，需要邏輯1輸入來打開開關(guān)通道，常用于默認(rèn)狀態(tài)下需要斷開通路的應(yīng)用。

3. TMUX1113

TMUX1113的四個通道分為兩組，兩組開關(guān)分別支持邏輯0和邏輯1來控制開關(guān)狀態(tài)。此外，它還具備先斷后通的切換特性，適用于交叉點(diǎn)切換等對信號切換順序有要求的應(yīng)用場景。

引腳配置與功能

TMUX111x系列有兩種封裝形式，分別是16引腳的TSSOP（PW）和16引腳的UQFN（RSV）。引腳功能主要包括邏輯控制輸入（SELx）、源引腳（Sx）、漏引腳（Dx）、電源引腳（VDD）和接地引腳（GND）等。邏輯控制輸入用于控制相應(yīng)通道的開關(guān)狀態(tài)，源引腳和漏引腳用于信號的輸入和輸出，電源引腳提供正電源，接地引腳則作為參考地。

規(guī)格參數(shù)

1. 絕對最大額定值

在使用TMUX111x系列時，需要注意其絕對最大額定值，如電源電壓范圍為 -0.5V 到 6V，邏輯控制輸入引腳電壓范圍為 -0.5V 到 6V 等。超過這些額定值可能會對器件造成永久性損壞。

2. ESD額定值

該系列具備良好的ESD保護(hù)能力，人體模型（HBM）的ESD額定值為±2000V，帶電設(shè)備模型（CDM）的ESD額定值為±750V，能夠有效防止靜電放電對器件的損害。

3. 推薦工作條件

推薦的工作條件包括電源電壓范圍為1.08V到5.5V，信號路徑輸入/輸出電壓范圍為0V到VDD，邏輯控制輸入引腳電壓范圍為0V到5.5V，環(huán)境溫度范圍為 -40°C 到 +125°C 等。在這些條件下使用，能夠保證器件的最佳性能和可靠性。

4. 電氣特性

電氣特性方面，不同的供電電壓下，其導(dǎo)通電阻、泄漏電流、過渡時間、電荷注入等參數(shù)會有所不同。例如，在 (V{DD}=5V) 時，導(dǎo)通電阻典型值為2Ω；在 (V{DD}=3.3V) 時，導(dǎo)通電阻典型值為3.7Ω。這些參數(shù)的變化需要在實(shí)際設(shè)計(jì)中根據(jù)具體的應(yīng)用需求進(jìn)行考慮。

典型應(yīng)用案例分析

1. 采樣保持電路

在一個簡單的采樣保持電路中，使用TMUX111x系列作為模擬開關(guān)。當(dāng)開關(guān)閉合時，對輸入電壓進(jìn)行采樣并給保持電容充電；當(dāng)開關(guān)斷開時，保持電容保持之前的電壓值。由于TMUX111x系列的低電荷注入特性，能夠有效減少開關(guān)切換時的采樣誤差。同時，為了進(jìn)一步降低誤差，還可以采用雙開關(guān)和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，通過兩個開關(guān)的并行操作和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的作用，減少電荷注入的影響，提高采樣精度。

2. 開關(guān)增益放大器

在一個跨阻放大器（TIA）電路中，使用TMUX111x系列來實(shí)現(xiàn)增益切換。通過切換不同的反饋電阻，放大器可以實(shí)現(xiàn)不同的增益設(shè)置。TMUX111x系列的低泄漏電流和低電容特性，能夠減少對放大器輸出的影響，保證放大器在不同增益下的穩(wěn)定性。同時，其低導(dǎo)通電阻也能減少信號在開關(guān)上的損耗，提高放大器的性能。

設(shè)計(jì)建議

1. 電源設(shè)計(jì)

在電源設(shè)計(jì)方面，要確保電源電壓在推薦的工作范圍內(nèi)，避免超過絕對最大額定值。為了提高電源的穩(wěn)定性和抗干擾能力，建議使用電源去耦電容，電容值范圍為0.1μF到10μF，并且要盡量靠近器件的電源引腳放置。對于對噪聲敏感的系統(tǒng)，可以采用多層陶瓷芯片電容器（MLCCs），因?yàn)樗鼈兙哂械偷刃Т?lián)電阻（ESR）和電感（ESL）的特性。

2. PCB布局

PCB布局對電路的性能也有很大的影響。在布局時，要盡量減少高速信號的過孔和拐角，以減少信號反射和阻抗變化。當(dāng)必須使用過孔時，要增大過孔周圍的間隙，以減小電容。同時，要注意將輸入線盡量縮短，使用實(shí)心接地平面來減少電磁干擾（EMI）噪聲的拾取。避免敏感的模擬走線與數(shù)字走線平行，盡量減少數(shù)字和模擬走線的交叉，如果必須交叉，要采用垂直交叉的方式。

總結(jié)

TMUX111x系列以其寬供電范圍、低泄漏電流、低電荷注入、低導(dǎo)通電阻等優(yōu)異特性，以及豐富的應(yīng)用場景和良好的兼容性，成為了電子工程師在設(shè)計(jì)高精度開關(guān)電路時的理想選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的需求選擇合適的型號，并注意電源設(shè)計(jì)、PCB布局等方面的細(xì)節(jié)，以充分發(fā)揮該系列器件的性能優(yōu)勢。你在使用類似開關(guān)器件時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。