探索TS3USBA225：USB与音频切换的理想之选

在电子设备设计领域，信号切换和处理一直是关键环节。今天要给大家介绍一款功能强大的芯片——TS3USBA225，它在USB 2.0高速信号和音频信号处理方面表现出色，能为系统设计带来诸多便利。

文件下载：ts3usba225.pdf

一、TS3USBA225简介

TS3USBA225是一款2通道单刀三掷（SP3T）多路复用器，支持所有3个差分通道的USB 2.0高速（480 Mbps）信号。前两个高速差分通道还支持移动高清链路（MHL）信号，视频分辨率和帧率可达720p、60 fps以及1080i、30 fps。剩余的差分通道可用作音频开关，允许模拟音频信号负向摆动，这使得系统设计人员可以使用一个通用连接器来传输音频和USB 2.0或MHL数据。

二、产品特性亮点

（一）电源与信号处理能力

• 宽电源电压范围：工作电源电压（VCC）范围为2.7 - 5.0 V，能适应多种电源环境。
• 高电压信号处理：MHL/高速USB（480 Mbps）开关的V I/O可接受高达4.5 V的信号（独立于VCC），典型导通电阻（ron）为6.5 Ω，典型导通电容（C ON）为3 pF，带宽达1.9 GHz（-3 dB）。
• 音频开关特性：音频开关典型导通电阻为2.5 Ω，具备负轨能力，可低至 -1.8 V，总谐波失真（THD）小于0.05%，内部并联电阻可减少音频切换时的咔嗒声和爆音。

（二）控制与功耗优化

• 低电压逻辑兼容：控制输入（SEL1和SEL2）与1.8 V逻辑兼容，阈值设置合理。
• 低功耗模式：掉电模式下电流消耗极小（约5 μA），当VCC = 0 V时，所有I/O引脚呈高阻态，实现电源关闭保护。

（三）封装与ESD性能

• 小巧封装：采用12引脚QFN封装（2 mm × 1.7 mm，0.4 mm间距），节省电路板空间。
• 高ESD防护：ESD性能经过测试，人体模型（HBM）为2000 V（A114 - B，Class II），带电设备模型（CDM）为1000 V（C101），增强了芯片的可靠性。

三、应用领域广泛

TS3USBA225适用于多种电子设备，如手机、智能手机、平板电脑、便携式仪器、数码相机、便携式导航设备（GPS）等，还可用于USB 2.0、MIPI（CSI/DSI）、LVDS信号切换。

四、规格参数解读

（一）绝对最大额定值与ESD评级

• 电压与电流限制：VCC电源电压范围为 -0.3 - 6.0 V，音频信号电压范围为 -1.9 - 4.6 V，各引脚电流也有相应限制，超出这些范围可能会对芯片造成永久性损坏。
• ESD防护能力：人体模型（HBM）为2000 V，带电设备模型（CDM）为1000 V，确保芯片在静电环境下的稳定性。

（二）推荐工作条件

• 电源与信号范围：VCC推荐范围为2.7 - 5.0 V，高速差分信号电压范围为0 - 4.5 V，音频信号电压范围根据是否处于掉电模式有所不同，工作温度范围为 -40 - 85°C。

（三）电气与动态特性

• 开关电阻特性：MHL/USB开关和USB/音频开关的导通电阻、导通电阻匹配和导通电阻平坦度等参数表现良好，如MHL/USB开关典型导通电阻为6.5 Ω，USB/音频开关典型导通电阻为2.5 Ω。
• 动态性能参数：包括传播延迟、导通时间、关断时间、通道间偏斜、电容和带宽等，如MHL/USB开关带宽为1.9 GHz，这些参数保证了信号的快速、准确传输。

五、详细功能剖析

（一）功能模式

• 高阻（Hi - Z）模式：当TS3USBA225的VCC引脚无电源供应时，信号路径处于高阻态，可隔离信号总线，避免对共享总线的其他设备产生干扰。
• 掉电模式：当SEL1和SEL2引脚均为低电平时，芯片进入掉电模式，功耗可降低至3 μA，适合在不使用时节省能源。
• 其他工作模式：根据SEL1和SEL2的不同组合，还可实现MHL/USB模式1、USB/音频模式和MHL/USB模式2等。

（二）特性优势

• 咔嗒声和爆音减少：音频路径上的内部并联电阻可自动释放L和R端子的电容，减少音频切换时的咔嗒声和爆音。
• 负信号摆动能力：模拟音频路径L和R可支持负信号，在 -1.8 - 4.3 V范围内无失真，满足特殊音频信号处理需求。

六、应用与实现要点

（一）应用信息

TS3USBA225通常用于将一个USB连接器的信号路由到系统中的多个信号路径，包括模拟音频/负信号路径。所有信号路径为无缓冲双向路径，理想情况下可视为0 Ω阻抗的导线，且只有L和R路径能支持负信号。

（二）典型应用设计

• 设计要求遵循标准：应遵循USB 1.0、1.1和2.0标准，建议将数字控制引脚SEL1和SEL2上拉至VCC或下拉至GND，避免逻辑引脚浮空导致开关位置异常。
• 详细设计步骤：该芯片无需外部组件即可正常工作，但建议将未使用的引脚通过50 Ω电阻接地，防止信号反射。

（三）电源与布局建议

• 电源供应：通过VCC引脚供电，应遵循USB标准，建议在VCC引脚附近放置旁路电容，以平滑低频噪声，提供更好的负载调节。
• 布局准则：旁路电容应靠近VCC引脚，避免靠近D +/D - 走线；高速D +/D - 走线长度应匹配且不超过4英寸，阻抗应与电缆特性差分阻抗匹配；减少高速USB信号的过孔和拐角使用，避免在特定元件附近布线，如晶体、振荡器等。

七、总结

TS3USBA225凭借其丰富的功能、出色的性能和小巧的封装，为电子设备的USB信号和音频信号处理提供了优秀的解决方案。在实际设计中，我们需要充分了解其规格参数和特性，遵循应用和布局建议，以确保芯片的稳定运行和系统的高性能表现。大家在使用过程中遇到任何问题，欢迎在评论区交流讨论。