探索TS3USBA225：USB與音頻切換的理想之選

在電子設(shè)備設(shè)計(jì)領(lǐng)域，信號切換和處理一直是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。今天要給大家介紹一款功能強(qiáng)大的芯片——TS3USBA225，它在USB 2.0高速信號和音頻信號處理方面表現(xiàn)出色，能為系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來諸多便利。

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一、TS3USBA225簡介

TS3USBA225是一款2通道單刀三擲（SP3T）多路復(fù)用器，支持所有3個(gè)差分通道的USB 2.0高速（480 Mbps）信號。前兩個(gè)高速差分通道還支持移動(dòng)高清鏈路（MHL）信號，視頻分辨率和幀率可達(dá)720p、60 fps以及1080i、30 fps。剩余的差分通道可用作音頻開關(guān)，允許模擬音頻信號負(fù)向擺動(dòng)，這使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以使用一個(gè)通用連接器來傳輸音頻和USB 2.0或MHL數(shù)據(jù)。

二、產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

（一）電源與信號處理能力

• 寬電源電壓范圍：工作電源電壓（VCC）范圍為2.7 - 5.0 V，能適應(yīng)多種電源環(huán)境。
• 高電壓信號處理：MHL/高速USB（480 Mbps）開關(guān)的V I/O可接受高達(dá)4.5 V的信號（獨(dú)立于VCC），典型導(dǎo)通電阻（ron）為6.5 Ω，典型導(dǎo)通電容（C ON）為3 pF，帶寬達(dá)1.9 GHz（-3 dB）。
• 音頻開關(guān)特性：音頻開關(guān)典型導(dǎo)通電阻為2.5 Ω，具備負(fù)軌能力，可低至 -1.8 V，總諧波失真（THD）小于0.05%，內(nèi)部并聯(lián)電阻可減少音頻切換時(shí)的咔嗒聲和爆音。

（二）控制與功耗優(yōu)化

• 低電壓邏輯兼容：控制輸入（SEL1和SEL2）與1.8 V邏輯兼容，閾值設(shè)置合理。
• 低功耗模式：掉電模式下電流消耗極?。s5 μA），當(dāng)VCC = 0 V時(shí)，所有I/O引腳呈高阻態(tài)，實(shí)現(xiàn)電源關(guān)閉保護(hù)。

（三）封裝與ESD性能

• 小巧封裝：采用12引腳QFN封裝（2 mm × 1.7 mm，0.4 mm間距），節(jié)省電路板空間。
• 高ESD防護(hù)：ESD性能經(jīng)過測試，人體模型（HBM）為2000 V（A114 - B，Class II），帶電設(shè)備模型（CDM）為1000 V（C101），增強(qiáng)了芯片的可靠性。

三、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

TS3USBA225適用于多種電子設(shè)備，如手機(jī)、智能手機(jī)、平板電腦、便攜式儀器、數(shù)碼相機(jī)、便攜式導(dǎo)航設(shè)備（GPS）等，還可用于USB 2.0、MIPI（CSI/DSI）、LVDS信號切換。

四、規(guī)格參數(shù)解讀

（一）絕對最大額定值與ESD評級

• 電壓與電流限制：VCC電源電壓范圍為 -0.3 - 6.0 V，音頻信號電壓范圍為 -1.9 - 4.6 V，各引腳電流也有相應(yīng)限制，超出這些范圍可能會(huì)對芯片造成永久性損壞。
• ESD防護(hù)能力：人體模型（HBM）為2000 V，帶電設(shè)備模型（CDM）為1000 V，確保芯片在靜電環(huán)境下的穩(wěn)定性。

（二）推薦工作條件

• 電源與信號范圍：VCC推薦范圍為2.7 - 5.0 V，高速差分信號電壓范圍為0 - 4.5 V，音頻信號電壓范圍根據(jù)是否處于掉電模式有所不同，工作溫度范圍為 -40 - 85°C。

（三）電氣與動(dòng)態(tài)特性

• 開關(guān)電阻特性：MHL/USB開關(guān)和USB/音頻開關(guān)的導(dǎo)通電阻、導(dǎo)通電阻匹配和導(dǎo)通電阻平坦度等參數(shù)表現(xiàn)良好，如MHL/USB開關(guān)典型導(dǎo)通電阻為6.5 Ω，USB/音頻開關(guān)典型導(dǎo)通電阻為2.5 Ω。
• 動(dòng)態(tài)性能參數(shù)：包括傳播延遲、導(dǎo)通時(shí)間、關(guān)斷時(shí)間、通道間偏斜、電容和帶寬等，如MHL/USB開關(guān)帶寬為1.9 GHz，這些參數(shù)保證了信號的快速、準(zhǔn)確傳輸。

五、詳細(xì)功能剖析

（一）功能模式

• 高阻（Hi - Z）模式：當(dāng)TS3USBA225的VCC引腳無電源供應(yīng)時(shí)，信號路徑處于高阻態(tài)，可隔離信號總線，避免對共享總線的其他設(shè)備產(chǎn)生干擾。
• 掉電模式：當(dāng)SEL1和SEL2引腳均為低電平時(shí)，芯片進(jìn)入掉電模式，功耗可降低至3 μA，適合在不使用時(shí)節(jié)省能源。
• 其他工作模式：根據(jù)SEL1和SEL2的不同組合，還可實(shí)現(xiàn)MHL/USB模式1、USB/音頻模式和MHL/USB模式2等。

（二）特性優(yōu)勢

• 咔嗒聲和爆音減少：音頻路徑上的內(nèi)部并聯(lián)電阻可自動(dòng)釋放L和R端子的電容，減少音頻切換時(shí)的咔嗒聲和爆音。
• 負(fù)信號擺動(dòng)能力：模擬音頻路徑L和R可支持負(fù)信號，在 -1.8 - 4.3 V范圍內(nèi)無失真，滿足特殊音頻信號處理需求。

六、應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)

（一）應(yīng)用信息

TS3USBA225通常用于將一個(gè)USB連接器的信號路由到系統(tǒng)中的多個(gè)信號路徑，包括模擬音頻/負(fù)信號路徑。所有信號路徑為無緩沖雙向路徑，理想情況下可視為0 Ω阻抗的導(dǎo)線，且只有L和R路徑能支持負(fù)信號。

（二）典型應(yīng)用設(shè)計(jì)

• 設(shè)計(jì)要求遵循標(biāo)準(zhǔn)：應(yīng)遵循USB 1.0、1.1和2.0標(biāo)準(zhǔn)，建議將數(shù)字控制引腳SEL1和SEL2上拉至VCC或下拉至GND，避免邏輯引腳浮空導(dǎo)致開關(guān)位置異常。
• 詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟：該芯片無需外部組件即可正常工作，但建議將未使用的引腳通過50 Ω電阻接地，防止信號反射。

（三）電源與布局建議

• 電源供應(yīng)：通過VCC引腳供電，應(yīng)遵循USB標(biāo)準(zhǔn)，建議在VCC引腳附近放置旁路電容，以平滑低頻噪聲，提供更好的負(fù)載調(diào)節(jié)。
• 布局準(zhǔn)則：旁路電容應(yīng)靠近VCC引腳，避免靠近D +/D - 走線；高速D +/D - 走線長度應(yīng)匹配且不超過4英寸，阻抗應(yīng)與電纜特性差分阻抗匹配；減少高速USB信號的過孔和拐角使用，避免在特定元件附近布線，如晶體、振蕩器等。

七、總結(jié)

TS3USBA225憑借其豐富的功能、出色的性能和小巧的封裝，為電子設(shè)備的USB信號和音頻信號處理提供了優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要充分了解其規(guī)格參數(shù)和特性，遵循應(yīng)用和布局建議，以確保芯片的穩(wěn)定運(yùn)行和系統(tǒng)的高性能表現(xiàn)。大家在使用過程中遇到任何問題，歡迎在評論區(qū)交流討論。