探索TMUX6219：高性能2:1開關(guān)的卓越之旅

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)工作中，選擇合適的開關(guān)器件至關(guān)重要。它直接影響著系統(tǒng)的性能、穩(wěn)定性和成本。今天，我們將深入探討德州儀器（TI）的TMUX6219，一款在眾多應(yīng)用場景中表現(xiàn)出色的單通道2:1（SPDT）配置互補(bǔ)金屬 - 氧化物半導(dǎo)體（CMOS）開關(guān)。

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特性亮點(diǎn)

電源適應(yīng)性強(qiáng)

TMUX6219的電源適應(yīng)性非常出色，支持單電源（4.5V至36V）、雙電源（±4.5V至±18V）或非對稱電源（如 (V{DD}=5V)，(V{SS}= - 8V)）。這種寬泛的電源范圍使得它能夠在各種不同的電源環(huán)境中穩(wěn)定工作，為工程師提供了極大的設(shè)計(jì)靈活性。

低導(dǎo)通電阻與電荷注入

低導(dǎo)通電阻（典型值2.1Ω）意味著在信號傳輸過程中，開關(guān)引入的損耗極小，能夠有效保證信號的完整性。同時(shí)，低電荷注入（ - 10pC）特性可以減少信號的失真，對于高精度的測量和控制應(yīng)用來說尤為重要。

高電流支持

不同封裝的TMUX6219能夠支持較高的電流。VSSOP封裝最大支持330mA電流，WSON封裝最大支持440mA電流。這使得它可以應(yīng)用于需要處理大電流的場景，如電源放大器等。

寬溫度范圍與邏輯兼容性

• 40°C至 + 125°C的工作溫度范圍，讓TMUX6219可以在較為惡劣的環(huán)境條件下穩(wěn)定運(yùn)行。而且它與1.8V邏輯兼容，還具備故障安全邏輯，能夠有效保護(hù)器件免受潛在的損壞。

其他特性

軌到軌操作、雙向信號路徑、先斷后合開關(guān)等特性，進(jìn)一步提升了TMUX6219的性能和適用性，使其能夠滿足各種復(fù)雜的應(yīng)用需求。

應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

TMUX6219憑借其出色的性能，在眾多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用：

• 工業(yè)控制：在工廠自動(dòng)化和工業(yè)控制中，可編程邏輯控制器（PLC）和模擬輸入模塊等設(shè)備對信號的選擇和切換要求較高，TMUX6219的高性能可以滿足這些設(shè)備的需求。
• 測試設(shè)備：在半導(dǎo)體測試、光學(xué)測試設(shè)備等領(lǐng)域，需要高精度的信號切換和處理，TMUX6219的低導(dǎo)通電阻和低電荷注入特性使其成為理想之選。
• 醫(yī)療設(shè)備：在超聲掃描儀、患者監(jiān)測和診斷設(shè)備中，對信號的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性要求極高，TMUX6219能夠提供可靠的信號切換功能。
• 通信領(lǐng)域：在光網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程無線電單元和有線網(wǎng)絡(luò)等通信設(shè)備中，TMUX6219可以實(shí)現(xiàn)信號的有效切換和傳輸。
• 其他領(lǐng)域：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、燃?xì)獗?、流?a href="http://www.brongaenegriffin.com/tags/變送器/" target="_blank">變送器等也都可以使用TMUX6219來實(shí)現(xiàn)信號的選擇和切換。

引腳配置與功能

TMUX6219有DGK（VSSOP，8）和RQX（WSON，8）兩種封裝，不同封裝的引腳布局有所不同，但引腳功能基本一致。主要引腳包括：

• D（漏極）：可作為輸入或輸出引腳。
• S1和S2（源極）：同樣可作為輸入或輸出引腳。
• GND：接地參考引腳。
• VDD：正電源引腳，為了保證可靠運(yùn)行，需要在VDD和GND之間連接一個(gè)0.1μF至10μF的去耦電容。
• EN：高電平有效邏輯使能引腳，具有內(nèi)部上拉電阻。當(dāng)該引腳為低電平時(shí)，所有開關(guān)關(guān)閉；為高電平時(shí)，由SEL引腳決定哪個(gè)開關(guān)導(dǎo)通。
• SEL：邏輯控制輸入引腳，具有內(nèi)部下拉電阻，用于控制開關(guān)的連接。
• VSS：負(fù)電源引腳，在單電源應(yīng)用中可連接到地。同樣，為了可靠運(yùn)行，需要在VSS和GND之間連接一個(gè)0.1μF至10μF的去耦電容。

電氣與開關(guān)特性

絕對最大額定值

在使用TMUX6219時(shí)，需要注意其絕對最大額定值，如電源電壓、電流、溫度等。超出這些額定值可能會(huì)導(dǎo)致器件永久性損壞。例如，(V{DD}-V{SS}) 的最大值為38V，環(huán)境溫度范圍為 - 55°C至 + 150°C等。

電氣特性

不同電源條件下，TMUX6219的電氣特性有所差異。以±15V雙電源為例，其導(dǎo)通電阻在25°C時(shí)典型值為2.1Ω，在 - 40°C至 + 125°C溫度范圍內(nèi)會(huì)有所增加。源極和漏極的關(guān)態(tài)泄漏電流在不同溫度下也有不同的表現(xiàn)。

開關(guān)特性

開關(guān)特性包括過渡時(shí)間、導(dǎo)通時(shí)間、關(guān)斷時(shí)間、先斷后合時(shí)間延遲等。這些特性對于信號的快速切換和穩(wěn)定性至關(guān)重要。例如，在±15V雙電源下，從控制輸入的過渡時(shí)間在25°C時(shí)典型值為175ns。

典型特性曲線分析

通過典型特性曲線，我們可以更直觀地了解TMUX6219的性能。例如，導(dǎo)通電阻與源極或漏極電壓的關(guān)系曲線表明，在不同的電源條件下，導(dǎo)通電阻會(huì)隨著電壓的變化而有所波動(dòng)。泄漏電流與溫度的關(guān)系曲線顯示，隨著溫度的升高，泄漏電流會(huì)逐漸增大。這些曲線可以幫助工程師在設(shè)計(jì)時(shí)更好地預(yù)估器件的性能。

參數(shù)測量方法

了解TMUX6219的參數(shù)測量方法對于正確評估器件性能非常重要。

• 導(dǎo)通電阻：通過測量源極和漏極之間的電壓和電流，根據(jù) (R{ON}=V / I{SD}) 計(jì)算得出。
• 關(guān)態(tài)泄漏電流：分為源極關(guān)態(tài)泄漏電流和漏極關(guān)態(tài)泄漏電流，分別測量開關(guān)關(guān)閉時(shí)源極和漏極的泄漏電流。
• 導(dǎo)通泄漏電流：測量開關(guān)導(dǎo)通時(shí)源極或漏極的泄漏電流，測量時(shí)需要將源極或漏極之一浮空。
• 過渡時(shí)間：測量地址信號上升或下降超過邏輯閾值后，器件輸出上升或下降90%所需的時(shí)間。
• 其他參數(shù)：如導(dǎo)通時(shí)間、關(guān)斷時(shí)間、先斷后合時(shí)間延遲、傳播延遲、電荷注入、關(guān)態(tài)隔離、串?dāng)_、帶寬、總諧波失真 + 噪聲、電源抑制比等，都有相應(yīng)的測量方法和測試電路。

詳細(xì)設(shè)計(jì)與應(yīng)用案例

功能概述

TMUX6219是一個(gè)單通道2:1開關(guān)，通過控制選擇線和使能引腳，可以實(shí)現(xiàn)對每個(gè)輸入的導(dǎo)通或關(guān)斷控制。

典型應(yīng)用 - 功率放大器柵極驅(qū)動(dòng)器

在功率放大器柵極驅(qū)動(dòng)器的輸入控制中，TMUX6219可以發(fā)揮重要作用。通過開關(guān)控制，可以決定數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）何時(shí)連接到功率放大器，并且可以通過將柵極切換到 (V_{SS}) 來停止對功率放大器的偏置。其寬雙電源范圍（±4.5V至±18V）適用于GaN功率放大器，寬單電源范圍（4.5V至36V）適用于LDMOS功率放大器。

設(shè)計(jì)要求與步驟

在設(shè)計(jì)功率放大器柵極驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用時(shí)，需要考慮電源電壓、MUX I/O信號范圍、控制邏輯閾值等參數(shù)。例如，在GaN應(yīng)用中，電源 (V{PP}) 為8V，(V{SS}) 為 - 12V；在LDMOS應(yīng)用中，電源 (V{PP}) 為5V，(V{SS}) 為0V。設(shè)計(jì)時(shí)，要確保所有輸入都在TMUX6219的推薦工作條件范圍內(nèi)，包括信號范圍和連續(xù)電流。

電源與布局建議

電源建議

為了保證TMUX6219的穩(wěn)定運(yùn)行，需要進(jìn)行良好的電源旁路。在 (V{DD}) 和 (V{SS}) 引腳與地之間連接0.1μF至10μF的去耦電容，并且盡量靠近器件的電源引腳，使用低阻抗連接。推薦使用多層陶瓷片式電容器（MLCC），因?yàn)樗鼈兙哂械偷刃Т?lián)電阻（ESR）和電感（ESL）特性。

布局建議

PCB布局對于信號的傳輸和抗干擾能力至關(guān)重要。在布局時(shí)，要避免PCB走線90°轉(zhuǎn)彎，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。同時(shí)，要將敏感的模擬走線與數(shù)字走線分開，避免平行和交叉。使用實(shí)心接地平面可以幫助減少電磁干擾（EMI）噪聲拾取。

總結(jié)

TMUX6219以其出色的性能、廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和豐富的特性，為電子工程師提供了一個(gè)強(qiáng)大的開關(guān)解決方案。無論是在工業(yè)控制、測試設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備還是通信領(lǐng)域，它都能夠發(fā)揮重要作用。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要充分考慮其電源特性、電氣特性、開關(guān)特性等，合理進(jìn)行引腳連接和PCB布局，以確保系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。你在使用類似開關(guān)器件時(shí)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。