高速接口利器：TMUXHS221 USB 2.0多路复用器深度解析

在电子设备的设计中，高速信号的处理和传输一直是工程师们面临的重要挑战。今天，我们就来深入了解一款针对 USB 2.0 以及 eUSB2 信号传输优化的高速双向 2:1/1:2 多路复用器/多路信号分离器开关——TMUXHS221。

文件下载：tmuxhs221.pdf

1. 特性与优势

兼容性强

TMUXHS221 与 USB 2.0 以及 eUSB2 LS、FS 和 HS 物理层兼容，支持电压范围为 -0.3V 至 3.6V 的差分或单端 CMOS 信号传输。这种广泛的兼容性使得它能够在多种高速接口中发挥作用。

出色的高速性能

它具有高 -3dB 带宽（3.3GHz），非常适合 240MHz 下的 USB 2.0 或 eUSB2 HS 信号。插入损耗低至 -0.4dB，回损为 -22dB，关断隔离/串扰为 -32dB，能够将 USB 2.0 或 eUSB2 HS 信号眼图的衰减降至超低水平，具有非常低的通道导通电阻、高带宽、低反射和低附加抖动，更容易通过 USB 2.0 HS 电气合规性测试。

低功耗与宽温度范围

该器件具有两种电源模式：正常工作模式和待机模式。在待机模式下，功耗极低。此外，它的工业级工作温度范围为 -40°C 至 125°C，适用于多种严苛环境。

小型封装

采用小型 10 引脚 1.4mm × 1.8mm UQFN 封装，节省了 PCB 空间，非常适合对空间要求较高的设计。

2. 引脚配置与功能

TMUXHS221 的引脚配置清晰，每个引脚都有明确的功能。其中，D+、D- 为数据信号公共端口的正、负引脚；DA+、DA-、DB+、DB- 分别为端口 A 和端口 B 的数据信号正、负引脚；SEL 为选择输入引脚，OEn 为开关控制配置信号输入引脚；VCC 为 3.3V 电源引脚，GND 为接地引脚。

3. 详细规格参数

绝对最大额定值

该器件的电源电压范围为 -0.5V 至 4.0V，数据引脚可承受 5.5V 电压，最大导通电流为 100mA，结温范围为 -40°C 至 125°C。

ESD 额定值

人体模型（HBM）的 ESD 额定值为 ±5000V，带电设备模型（CDM）的 ESD 额定值为 ±1000V，具有较好的静电防护能力。

推荐工作条件

推荐的电源电压为 3.0V 至 3.6V，电源电压斜坡时间为 0.1ms 至 100ms，数据信号电压范围为 -0.3V 至 3.6V，工作温度范围为 -40°C 至 125°C。

电气特性

器件的工作电流在不同模式下有所不同，导通电阻低至 3Ω，输入输出电容和电流也都在合理范围内。

高速性能参数

3-dB 带宽为 3.3GHz，在不同频率下的插入损耗、回损、隔离和串扰等参数都表现出色。

开关特性

开关传播延迟、切换时间、输出偏斜等参数都能满足高速信号处理的要求。

4. 典型应用案例

路由调试信号到 USB 端口

在许多电子设备中，如 PC、媒体播放器等，需要将调试信号路由到 USB 端口。TMUXHS221 凭借其灵活的数据处理能力和低信号衰减特性，能够很好地满足这一需求。

PCIe 时钟复用

在 PCIe 时钟切换应用中，TMUXHS221 能够将时钟信号的抖动控制在很低的水平，满足 PCIe 5.0 时钟规范。

USB-C SBU 复用

在 USB Type-C 接口中，TMUXHS221 可用于实现 SBU 交叉复用，支持 DisplayPort 备用模式，并且能够处理不对称偏置的 DP AUX 信号。

切换 USB 端口

在手持便携式设备和其连接的扩展坞之间切换 USB 端口时，TMUXHS221 可以提供稳定的信号切换。

5. 设计与布局建议

电源供应

TMUXHS221 不需要特定的电源供应顺序，但建议在 VCC 稳定后再启用器件，并在 VCC 引脚附近放置足够的去耦电容。

布局准则

• 电源旁路电容应尽量靠近 VCC 引脚，避免靠近 D+/D– 走线。
• 高速 D+/D– 走线应匹配，长度不超过 4 英寸，阻抗应与电缆的差分特性阻抗匹配。
• 减少高速 USB 信号走线中的过孔和拐角，避免信号反射和阻抗变化。
• 避免在高速 USB 信号走线下方或附近放置晶体、振荡器等干扰源。

6. 总结

TMUXHS221 是一款性能出色的高速多路复用器/多路信号分离器开关，具有广泛的兼容性、出色的高速性能、低功耗和小型封装等优点。在各种高速接口应用中，它都能够提供稳定可靠的信号处理和传输解决方案。电子工程师们在进行相关设计时，可以充分考虑 TMUXHS221 的这些特性，以提高设计的性能和可靠性。

大家在使用 TMUXHS221 过程中遇到过哪些问题呢？或者对其应用有什么独特的见解，欢迎在评论区分享交流。