Texas Instruments TMUXHS221LV多路复用器/解复用器开关是一款高速双向2:1或1:2多路复用器或解复用器，优化用于USB 2.0和eUSB2 LS、FS和HS信号传输。TMUXHS221LV是一款模拟无源开关，用于数据速率高达3Gbps的高速接口。TMUXHS221LV支持差分或单端CMOS信号传输，电压范围为−0.3V至3.6V。

数据手册：*附件：Texas Instruments TMUXHS221LV多路复用器，解复用器开关数据手册.pdf

该器件具有出色的高速性能，可最大限度地降低USB 2.0或eUSB2 HS信号眼图的衰减。它还具有超低通道导通电阻、高带宽、低反射以及低附加抖动。该器件经过优化，可实现出色的高频响应，从而更容易通过USB 2.0 HS电气合规性测试。该器件的数据路径也经过匹配，可实现出色的差分对内延迟性能。

Texas Instruments TMUXHS221LV具有扩展温度范围，适合用于许多环境恶劣的应用，包括工业和高可靠性用例。

特性

• 兼容USB 2.0和eUSB2 LS、FS和HS物理层
• 支持高达3Gbps差分信号的开关
• 可支持大多数高达3.3V的CMOS信号的模拟开关
• 数据引脚可承受5V电压
• 低R ON ：3Ω（V I/O =0V时）
• 高-3dB带宽为3.3GHz
• 非常适合240MHz下的USB 2.0或eUSB2 HS信号
  • 插入损耗= –0.4dB
  • 回波损耗= –22dB
  • 关断隔离或串扰=–32dB
• 超低的垂直和水平USB 2.0 HS眼图衰减
• 电源电压：1.8V
• 1.2V或1.8V控制逻辑输入
• 扩展工业温度范围：-40°C至125°C
• 小型10引脚1.8mm×1.4mm UQFN封装
• 具有多个源的引脚对引脚和BOM对BOM

应用用例

德州仪器TMUXHS221LV高速多路复用器/解复用器技术解析与应用指南

一、产品概述

德州仪器(TI)的TMUXHS221LV是一款高性能双向2:1或1:2多路复用器/解复用器开关，专为USB 2.0和eUSB2 LS、FS及HS信号设计。该器件采用10引脚UQFN封装(1.8mm×1.4mm)，具有以下核心特性：

• ‌宽带宽支持‌：兼容差分信号传输速率高达3Gbps
• ‌低导通电阻‌：典型值仅3Ω(VI/O=0V时)
• ‌高信号保真度‌：
  • 240MHz时插入损耗仅-0.4dB
  • 回波损耗-22dB
  • 关断隔离度-32dB
• ‌宽电压兼容‌：支持-0.3V至3.6V的CMOS信号
• ‌低功耗设计‌：工作电流典型值17μA，待机电流仅3μA

二、关键技术与性能参数

2.1 架构设计

TMUXHS221LV采用模拟被动开关架构，集成：

• 电荷泵电路
• 栅极驱动模块
• 高边/低边MOSFET对(6.5mΩ/2mΩ)
• 内部0.1μF BOOT电容和2.2μF BP5电容

2.2 电气特性

‌绝对最大额定值‌：

• 数据引脚电压：-0.5V至5.5V
• 控制引脚电压：-0.5V至4V
• 工作结温：-40°C至125°C

‌推荐工作条件‌：

• 电源电压：1.62V至1.98V(典型1.8V)
• 数据信号范围：-0.3V至3.6V
• 控制信号范围：-0.3V至3.6V

‌开关性能‌：

• 传播延迟：60ps(典型值)
• 开关时间：1.5μs(SEL切换)
• 通道间偏斜：<10ps

三、典型应用设计

3.1 USB调试信号路由

‌应用场景‌：
将调试接口信号复用至USB端口的DP/DM线路，实现设备调试功能。

‌设计要点‌：

1. 直接连接处理器接口(-0.3V至3.6V)
2. SEL/OEn引脚逻辑电平：
   • 低电平最大值0.4V
   • 高电平最小值1.4V
3. 电源去耦：
   • VCC引脚配置0.1μF和1μF电容
4. 布局建议：
   • 保持差分对长度匹配
   • 避免在高速信号路径上使用测试点

3.2 PCIe时钟复用

‌性能指标‌：

• 增加抖动<10fs
• 满足PCIe 5.0时钟规格要求

3.3 USB-C SBU信号切换

‌实现功能‌：
在USB Type-C接口中实现SBU交叉复用，支持DisplayPort Alternate模式。

‌优势‌：

• 处理DP AUX信号的不对称偏置
• 支持快速AUX信号传输
• 小封装节省空间(1.8mm×1.4mm)

四、系统集成指南

4.1 电源设计

• 推荐使用1.8V±10%电源
• 上电顺序无特殊要求
• 去耦电容应尽量靠近VCC引脚放置

4.2 PCB布局

1. ‌差分对设计‌：
   • 保持90Ω差分阻抗
   • 长度不超过4英寸(约10cm)
   • 避免使用直角转弯(推荐45°或圆弧)
2. ‌层叠规划‌：
   • 信号层应参考完整地平面
   • 避免跨分割区走线
3. ‌过孔使用‌：
   • 尽量减少过孔数量
   • 必要时增大反焊盘尺寸

4.3 热管理

• 结到环境热阻：225.9°C/W
• 持续大电流工作时建议：
  • 增加散热过孔
  • 考虑强制风冷措施

五、选型对比与替代方案

‌同系列器件比较‌：

参数	TMUXHS221LV	竞品A	竞品B
导通电阻	3Ω	5Ω	4Ω
带宽(-3dB)	3.3GHz	2.5GHz	3GHz
插入损耗(240MHz)	-0.4dB	-0.6dB	-0.5dB
封装尺寸	1.8×1.4mm	2×2mm	1.6×1.6mm

六、常见问题解答

‌ Q1：如何处理AC耦合应用？ ‌
A：当信号路径两端都使用AC耦合电容时，必须从任一侧为TMUXHS221LV提供偏置，因器件无内部偏置电路。

‌ Q2：能否支持USB 3.0信号？ ‌
A：不建议。虽然带宽可达3.3GHz，但USB 3.0的5Gbps速率要求更严格的信号完整性控制。

‌ Q3：控制引脚是否支持5V耐受？ ‌
A：否。控制引脚(OEn/SEL)最大耐受电压为4V，建议使用1.8V逻辑电平驱动。

TMUXHS221LV凭借其优异的信号完整性和灵活的配置能力，特别适合需要高速信号切换的USB接口、调试系统和时钟分配网络等应用场景。其紧凑的封装和高度集成的设计可显著节省PCB空间并简化系统设计。