高速接口利器：TMUXHS221 USB 2.0多路復(fù)用器深度解析

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，高速信號的處理和傳輸一直是工程師們面臨的重要挑戰(zhàn)。今天，我們就來深入了解一款針對 USB 2.0 以及 eUSB2 信號傳輸優(yōu)化的高速雙向 2:1/1:2 多路復(fù)用器/多路信號分離器開關(guān)——TMUXHS221。

文件下載：tmuxhs221.pdf

1. 特性與優(yōu)勢

兼容性強(qiáng)

TMUXHS221 與 USB 2.0 以及 eUSB2 LS、FS 和 HS 物理層兼容，支持電壓范圍為 -0.3V 至 3.6V 的差分或單端 CMOS 信號傳輸。這種廣泛的兼容性使得它能夠在多種高速接口中發(fā)揮作用。

出色的高速性能

它具有高 -3dB 帶寬（3.3GHz），非常適合 240MHz 下的 USB 2.0 或 eUSB2 HS 信號。插入損耗低至 -0.4dB，回?fù)p為 -22dB，關(guān)斷隔離/串?dāng)_為 -32dB，能夠?qū)?USB 2.0 或 eUSB2 HS 信號眼圖的衰減降至超低水平，具有非常低的通道導(dǎo)通電阻、高帶寬、低反射和低附加抖動(dòng)，更容易通過 USB 2.0 HS 電氣合規(guī)性測試。

低功耗與寬溫度范圍

該器件具有兩種電源模式：正常工作模式和待機(jī)模式。在待機(jī)模式下，功耗極低。此外，它的工業(yè)級工作溫度范圍為 -40°C 至 125°C，適用于多種嚴(yán)苛環(huán)境。

小型封裝

采用小型 10 引腳 1.4mm × 1.8mm UQFN 封裝，節(jié)省了 PCB 空間，非常適合對空間要求較高的設(shè)計(jì)。

2. 引腳配置與功能

TMUXHS221 的引腳配置清晰，每個(gè)引腳都有明確的功能。其中，D+、D- 為數(shù)據(jù)信號公共端口的正、負(fù)引腳；DA+、DA-、DB+、DB- 分別為端口 A 和端口 B 的數(shù)據(jù)信號正、負(fù)引腳；SEL 為選擇輸入引腳，OEn 為開關(guān)控制配置信號輸入引腳；VCC 為 3.3V 電源引腳，GND 為接地引腳。

3. 詳細(xì)規(guī)格參數(shù)

絕對最大額定值

該器件的電源電壓范圍為 -0.5V 至 4.0V，數(shù)據(jù)引腳可承受 5.5V 電壓，最大導(dǎo)通電流為 100mA，結(jié)溫范圍為 -40°C 至 125°C。

ESD 額定值

人體模型（HBM）的 ESD 額定值為 ±5000V，帶電設(shè)備模型（CDM）的 ESD 額定值為 ±1000V，具有較好的靜電防護(hù)能力。

推薦工作條件

推薦的電源電壓為 3.0V 至 3.6V，電源電壓斜坡時(shí)間為 0.1ms 至 100ms，數(shù)據(jù)信號電壓范圍為 -0.3V 至 3.6V，工作溫度范圍為 -40°C 至 125°C。

電氣特性

器件的工作電流在不同模式下有所不同，導(dǎo)通電阻低至 3Ω，輸入輸出電容和電流也都在合理范圍內(nèi)。

高速性能參數(shù)

3-dB 帶寬為 3.3GHz，在不同頻率下的插入損耗、回?fù)p、隔離和串?dāng)_等參數(shù)都表現(xiàn)出色。

開關(guān)特性

開關(guān)傳播延遲、切換時(shí)間、輸出偏斜等參數(shù)都能滿足高速信號處理的要求。

4. 典型應(yīng)用案例

路由調(diào)試信號到 USB 端口

在許多電子設(shè)備中，如 PC、媒體播放器等，需要將調(diào)試信號路由到 USB 端口。TMUXHS221 憑借其靈活的數(shù)據(jù)處理能力和低信號衰減特性，能夠很好地滿足這一需求。

PCIe 時(shí)鐘復(fù)用

在 PCIe 時(shí)鐘切換應(yīng)用中，TMUXHS221 能夠?qū)r(shí)鐘信號的抖動(dòng)控制在很低的水平，滿足 PCIe 5.0 時(shí)鐘規(guī)范。

USB-C SBU 復(fù)用

在 USB Type-C 接口中，TMUXHS221 可用于實(shí)現(xiàn) SBU 交叉復(fù)用，支持 DisplayPort 備用模式，并且能夠處理不對稱偏置的 DP AUX 信號。

切換 USB 端口

在手持便攜式設(shè)備和其連接的擴(kuò)展塢之間切換 USB 端口時(shí)，TMUXHS221 可以提供穩(wěn)定的信號切換。

5. 設(shè)計(jì)與布局建議

電源供應(yīng)

TMUXHS221 不需要特定的電源供應(yīng)順序，但建議在 VCC 穩(wěn)定后再啟用器件，并在 VCC 引腳附近放置足夠的去耦電容。

布局準(zhǔn)則

• 電源旁路電容應(yīng)盡量靠近 VCC 引腳，避免靠近 D+/D– 走線。
• 高速 D+/D– 走線應(yīng)匹配，長度不超過 4 英寸，阻抗應(yīng)與電纜的差分特性阻抗匹配。
• 減少高速 USB 信號走線中的過孔和拐角，避免信號反射和阻抗變化。
• 避免在高速 USB 信號走線下方或附近放置晶體、振蕩器等干擾源。

6. 總結(jié)

TMUXHS221 是一款性能出色的高速多路復(fù)用器/多路信號分離器開關(guān)，具有廣泛的兼容性、出色的高速性能、低功耗和小型封裝等優(yōu)點(diǎn)。在各種高速接口應(yīng)用中，它都能夠提供穩(wěn)定可靠的信號處理和傳輸解決方案。電子工程師們在進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)時(shí)，可以充分考慮 TMUXHS221 的這些特性，以提高設(shè)計(jì)的性能和可靠性。

大家在使用 TMUXHS221 過程中遇到過哪些問題呢？或者對其應(yīng)用有什么獨(dú)特的見解，歡迎在評論區(qū)分享交流。