德州仪器TMUX734xF系列模拟多路复用器技术解析

描述

Texas Instruments TMUX734xF 8:1和双通道4:1多路复用器是现代互补金属氧化物半导体 (CMOS) 模拟多路复用器,采用8:1(单端)和4:1(差分)配置。TMUX734xF在双电源(±5V至 ±22V)、单电源(8V至44V)或非对称电源(例如VDD=12V,VSS= –5V)供电时均能正常运行。该器件在通电和断电情况下均提供过压保护,非常适合用于无法精确控制电源时序的应用。

数据手册:

*附件:MUX734xF-EP数据表.pdf

*附件:TMUX734xF数据表.pdf

在通电和断电条件下,该器件可阻断最高达+60V和-60V的接地故障电压。没有电源时,无论开关输入条件和逻辑控制状态如何,开关通道均保持关断状态。

TMUX7348F和TMUX7349F器件具有低电容、低电荷注入和集成式故障保护功能,因此可用于注重高性能和高稳健性的前端数据采集应用。该器件采用标准薄型小外形尺寸封装和较小的WQFN封装(非常适用于PCB空间受限的应用)。

TMUX734xF-EP器件采用金键合线,工作温度范围为-55至+105°C,采用锡铅引线涂层。

特性

  • 集成故障保护:
    • 过压保护(源极到电源或源极到漏极):±85V
    • ±60V过压保护
    • ±60V断电保护
    • 可调过压触发阈值
      • VFP :3V至VDD 、VFN 0V至VSS
    • 中断标志,指示整体和特定故障通道信息
    • 无故障通道在低泄漏电流下继续运行
    • 在过压条件下,输出被钳位到故障电源
  • 宽电源电压范围:
    • ±5V至±22V双电源
    • 8V至44V单电源
  • 器件构造可实现闩锁效应抑制
  • 支持1.8V逻辑电平
  • 失效防护逻辑:高达44V(与电源无关)
  • 先断后合开关
  • 行业标准TSSOP和较小型WQFN封装

功能框图

双通道

德州仪器TMUX734xF系列模拟多路复用器技术解析

一、产品概述

德州仪器(TI)的TMUX734xF系列是具备±60V故障保护的CMOS模拟多路复用器,包含TMUX7348F(8:1单端)和TMUX7349F(双4:1差分)两种配置。该系列器件采用2022年3月发布、2023年7月修订的设计方案(SCDS400B),具有可调故障阈值、抗闩锁特性及1.8V逻辑兼容性。

二、核心特性

1. 宽电压工作范围

  • 双电源模式‌:±5V至±22V
  • 单电源模式‌:8V至44V
  • 非对称电源支持‌(如VDD=12V,VSS=-5V)

2. 集成故障保护机制

  • 过压保护‌:源极对电源或漏极±85V
  • 断电保护‌:±60V耐受能力
  • 可调触发阈值‌:
    • VFP:3V至VDD
    • VFN:0V至VSS
  • 故障标志输出‌:提供全局(FF)和通道特定(SF)故障指示

3. 先进工艺特性

  • 通过器件结构实现的抗闩锁特性
  • 1.8V逻辑兼容,支持最高44V的故障安全逻辑
  • 先断后通(break-before-make)切换机制

三、关键参数指标

1. 电气特性

  • 导通电阻(RON) ‌:
    • ±15V供电时:180Ω(典型值)至390Ω(最大值)
    • 平坦度(RFLAT):±15V时仅1.5Ω变化
  • 漏电流‌:
    • 关断状态:±1nA(25℃)
    • 过压状态下:±110μA(±60V输入时)

2. 时序特性

  • 切换时间‌:165ns(EN使能)
  • 故障响应时间‌:300ns(典型值)
  • 故障恢复时间‌:1.4μs(典型值)

3. 封装选项

  • TSSOP-20‌(PW):6.5×6.4mm
  • WQFN-20‌(RTJ):4×4mm(适合空间受限设计)

四、典型应用场景

  1. 工业自动化
    • PLC模拟输入模块
    • 伺服驱动控制
    • 工厂自动化控制系统
  2. 测试测量设备
    • 半导体测试机
    • 电池测试系统
    • 数据采集(DAQ)设备
  3. 汽车电子
    • 车载传感器接口
    • 电池管理系统

五、保护功能详解

1. 过压保护机制

当源极电压超过VFP+0.7V或低于VFN-0.7V时:

  • 受影响通道自动断开(呈现高阻态)
  • 若该通道被选中,漏极被40kΩ电阻拉至相应故障电源
  • FF标志置低,SF标志通过A0-A2编码指示具体故障通道

2. 断电保护特性

  • 供电完全断开时,所有通道保持高阻态
  • 支持±60V输入保护,不受电源时序影响
  • 防止通过ESD二极管反向供电

3. ESD防护

  • 所有引脚支持±3.5kV HBM模型
  • 采用SOI工艺实现抗闩锁结构

六、设计考量

1. 电源设计建议

  • 推荐使用TPS65219配套PMIC
  • 每个电源引脚配置0.1-10μF去耦电容
  • VDD必须先于VFP上电,VSS先于VFN上电

2. PCB布局要点

  • 敏感模拟走线与数字走线垂直交叉
  • 热焊盘必须连接到GND或VSS
  • 信号路径尽量缩短

3. TVS选型指南

  • 击穿电压需满足:
    • 大于系统最大工作电压
    • 小于器件绝对最大额定值
  • 推荐结合低值限流电阻使用

七、性能曲线分析

1. 导通电阻特性

  • 在±10V信号范围内保持<2%的变化
  • 单电源12V时,RON典型值250Ω

2. 频响特性

  • -3dB带宽:150MHz(TMUX7348F)
  • 关断隔离度:-82dB@1MHz

3. 失真特性

  • THD+N:0.0014%(20Hz-20kHz, ±15V供电)

八、选型对比

型号配置导通电阻封装尺寸
TMUX7348F8:1单端180Ω6.5×6.4mm
TMUX7349F双4:1差分180Ω4×4mm
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