TMUX2889：超越電源的低導(dǎo)通電阻開關(guān)的卓越性能與應(yīng)用

在電子工程師的日常工作中，選擇合適的開關(guān)和多路復(fù)用器對于設(shè)計(jì)的成功至關(guān)重要。今天，我們來深入探討德州儀器（TI）的TMUX2889，這是一款具有許多獨(dú)特特性的互補(bǔ)金屬 - 氧化物半導(dǎo)體（CMOS）多路復(fù)用器，能為各種應(yīng)用帶來出色的解決方案。

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一、關(guān)鍵特性概覽

（一）電源和信號范圍

TMUX2889的電源范圍為1.8V至5.5V，但其信號范圍卻能超越電源，達(dá)到 - 5.5V至5.5V。這一特性在處理需要處理寬電壓范圍信號的應(yīng)用中非常有用，允許使用單向電源傳遞高于Vdd和低于地的交流和直流雙向信號。

（二）高電流和低電阻

它支持超過1A的最大電流，同時(shí)具有超低的導(dǎo)通電阻（0.2Ω）和低導(dǎo)通電阻平坦度（1mΩ）。這意味著在通過大電流時(shí)，開關(guān)的損耗極小，能夠有效減少功率消耗和熱量產(chǎn)生。

（三）低失真和寬溫度范圍

超低的總諧波失真加噪聲（THD + N）僅為0.001%（ - 100dB），保證了在處理精密模擬和音頻信號時(shí)幾乎不引入失真。而且，它能在 - 40°C至+125°C的寬溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，適應(yīng)不同的工業(yè)和環(huán)境條件。

（四）保護(hù)特性

具有斷電保護(hù)和過溫保護(hù)功能。斷電保護(hù)能在無電源電壓時(shí)隔離開關(guān)（±5.5V），避免通過內(nèi)部ESD二極管反向供電損壞系統(tǒng)；過溫保護(hù)則在內(nèi)部溫度達(dá)到150°C時(shí)打開開關(guān)，防止設(shè)備過熱損壞。

（五）邏輯兼容性和安全機(jī)制

與1.8V邏輯兼容，可直接與低邏輯I/O軌的處理器接口，節(jié)省空間和物料成本。還支持故障安全邏輯，允許在電源引腳之前對控制引腳施加電壓，保護(hù)設(shè)備免受潛在損壞。

二、引腳配置與功能

TMUX2889采用YBH（DSBGA，9）封裝，尺寸為1.6mm × 1.6mm。其引腳配置包括多個(gè)輸入/輸出引腳（SxA、SxB、Dx）、邏輯控制輸入引腳（SEL）、電源引腳（VDD）和接地引腳（GND）。各引腳功能明確，通過SEL引腳和VDD的狀態(tài)控制開關(guān)連接。例如，當(dāng)VDD為0時(shí)，所有通道處于高阻態(tài)，設(shè)備進(jìn)入斷電保護(hù)模式；當(dāng)VDD為1，SEL為0時(shí)，SxA連接到D引腳；當(dāng)VDD為1，SEL為1時(shí)，SxB連接到D引腳。

三、規(guī)格參數(shù)詳解

（一）絕對最大額定值

在不同參數(shù)上都有明確的最大和最小值限制，如電源電壓（VDD到GND）為 - 0.5至6V，邏輯控制輸入引腳電壓（VsEL到GND）為 - 0.5至6V等。超出這些絕對最大額定值可能導(dǎo)致設(shè)備永久損壞，但在推薦工作條件內(nèi)短暫超出絕對最大額定值，設(shè)備可能仍不會損壞，但可能無法完全正常工作，且會影響可靠性和壽命。

（二）ESD額定值

人體模型（HBM）下所有引腳的靜電放電（ESD）額定值為±3000V，帶電設(shè)備模型（CDM）下為±1500V。這表明該設(shè)備具有一定的ESD防護(hù)能力，但在處理時(shí)仍需采取適當(dāng)?shù)撵o電防護(hù)措施。

（三）熱信息

提供了多種熱指標(biāo)，如結(jié)到環(huán)境熱阻（ReJA）為106°C/W，結(jié)到板熱阻（ReJB）為31.2°C/W等。這些參數(shù)對于評估設(shè)備在不同工作條件下的散熱情況非常重要，有助于設(shè)計(jì)合適的散熱方案。

（四）推薦工作條件

電源電壓（VDD）推薦在1.8至5.5V之間，信號路徑輸入/輸出電壓（Sx或D）為 - 5.5至5.5V等。遵循這些推薦條件可以確保設(shè)備的最佳性能和可靠性。

（五）源極或漏極連續(xù)電流

不同環(huán)境溫度下，各通道的連續(xù)電流能力不同。例如，在YBH封裝下，25°C時(shí)為1.1A，85°C時(shí)為0.87A，125°C時(shí)為0.4A。在設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)實(shí)際工作溫度考慮電流承載能力。

（六）電氣和開關(guān)特性

電氣特性涵蓋了導(dǎo)通電阻、泄漏電流等；開關(guān)特性包括過渡時(shí)間、先斷后合時(shí)間延遲、設(shè)備開啟時(shí)間等。這些參數(shù)直接影響設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中的性能，如過渡時(shí)間（tTRAN）在不同溫度和測試條件下有所變化，在25°C時(shí)典型值為10μs，在 - 40°C至+125°C時(shí)最大為490μs。

四、應(yīng)用領(lǐng)域與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）典型應(yīng)用場景

1. 音頻輸入或輸出切換

在有多個(gè)音頻輸入（如線路輸入和無線連接）或多個(gè)揚(yáng)聲器輸出的系統(tǒng)中，TMUX2889可用于切換音頻源。它能輕松支持高達(dá)±5.5V的線路輸入音頻，且具有出色的THD + N性能，對音頻信號質(zhì)量影響極小。同時(shí)，低電源電流要求使其可以直接由GPIO驅(qū)動，進(jìn)入超低功耗模式，并且在斷電時(shí)保持開關(guān)打開，防止高電壓輸入傳播到輸出。

2. 其他應(yīng)用

還適用于陸地移動無線電、國防無線電、超聲波氣體流量變送器、智能藥物輸送、模擬輸入模塊和工業(yè)模塊檢測等領(lǐng)域，憑借其超越電源的信號處理能力和保護(hù)特性，為這些應(yīng)用提供可靠的解決方案。

（二）電源供應(yīng)建議

為了提高噪聲裕度和防止開關(guān)噪聲從電源軌傳播到其他組件，需要進(jìn)行良好的電源去耦。建議在VDD和GND之間使用0.1μF至10μF的去耦電容，并盡可能靠近設(shè)備的電源引腳放置，使用低阻抗連接。對于非常敏感的系統(tǒng)或在惡劣噪聲環(huán)境中，避免使用過孔連接電容到設(shè)備引腳可能會提供更好的抗噪能力。

（三）布局設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 布線規(guī)則

PCB走線轉(zhuǎn)彎時(shí)應(yīng)避免90°角，盡量采用圓角技術(shù)以保持走線寬度恒定，減少反射。高速信號布線應(yīng)盡量減少過孔和轉(zhuǎn)彎，使用過孔時(shí)增加其周圍的間隙以減少電容。同時(shí)，要注意避免敏感模擬走線與數(shù)字走線平行，必要時(shí)采用垂直交叉。

2. 電容和接地

在VDD和GND之間連接0.1μF至10μF的去耦電容，推薦使用0.1μF和1μF的電容，并將最小電容值的電容盡可能靠近引腳放置。使用實(shí)心接地平面有助于減少電磁干擾（EMI）噪聲拾取，多個(gè)過孔并聯(lián)可降低總電感，有利于連接到接地平面。

五、總結(jié)

TMUX2889以其超越電源的信號處理能力、低導(dǎo)通電阻、出色的失真性能和多種保護(hù)特性，成為電子工程師在設(shè)計(jì)中一個(gè)非常有吸引力的選擇。無論是音頻應(yīng)用還是其他工業(yè)和通信領(lǐng)域，它都能提供可靠的解決方案。在使用時(shí)，我們需要根據(jù)其規(guī)格參數(shù)和設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和布局，以確保設(shè)備發(fā)揮最佳性能。你在實(shí)際應(yīng)用中有沒有遇到過類似的開關(guān)和多路復(fù)用器呢？你是如何解決相關(guān)設(shè)計(jì)問題的？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。