TMUX722x：高性能CMOS开关的卓越之选

在电子工程师的日常设计中，开关器件的选择至关重要，它直接影响到整个系统的性能和稳定性。今天，我们就来深入探讨一款性能卓越的开关器件——TMUX722x。

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一、器件概述

TMUX722x属于互补金属 - 氧化物半导体（CMOS）开关，具备双通道、1:1（SPST）配置，并且拥有抗闭锁特性。它的供电方式非常灵活，既可以采用单电源（4.5 V至44 V），也能使用双电源（±4.5 V至±22 V），甚至不对称电源（如 (V{DD}=12 ~V) ， (V{SS}=-5 ~V) ）也能正常工作。这使得它在各种不同的电源环境下都能稳定运行，为工程师的设计提供了极大的便利。

二、器件特性亮点

2.1 抗闭锁设计

闭锁现象可能会导致器件内部寄生结构之间出现不良的大电流事件，严重时甚至会导致器件失效。而TMUX722x的抗闭锁特性使其能够在恶劣环境下可靠工作，大大提高了系统的稳定性。这对于一些对稳定性要求极高的应用场景，如工业控制和医疗设备等，尤为重要。我们在设计这类系统时，再也不用担心闭锁问题带来的潜在风险了。

2.2 宽电源范围

其双电源范围为±4.5 V至±22 V，单电源范围为4.5 V至44 V。如此宽的电源范围，让它可以适应不同的电源系统，无论是低电压的精密电路，还是高电压的工业应用，TMUX722x都能轻松应对。在实际设计中，我们可以根据具体的应用需求，灵活选择合适的电源供电方式，而不必担心电源兼容性问题。

2.3 低导通电阻

导通电阻低至2.1 Ω，这意味着在信号传输过程中，能够有效减少信号的损耗和失真，提高信号的传输质量。特别是在对信号精度要求较高的应用中，如高精度测量设备和信号处理电路，低导通电阻的优势就更加明显了。

2.4 宽工作温度范围

它可以在 -40°C至 +125°C的温度范围内正常工作。这使得它适用于各种恶劣的工作环境，无论是高温的工业现场，还是低温的户外设备，TMUX722x都能稳定运行，为系统的可靠性提供了有力保障。

2.5 1.8 V逻辑兼容

逻辑引脚与1.8 V逻辑兼容，并且集成了下拉电阻，还具备故障安全逻辑。这不仅方便与低电压的处理器和逻辑电路进行接口，还能在一定程度上保护器件免受损坏。在设计数字与模拟混合电路时，这种兼容性和保护机制可以简化电路设计，减少设计成本和风险。

2.6 轨到轨和双向操作

支持轨到轨操作和双向信号传输，这使得它在处理各种类型的信号时更加灵活。无论是模拟信号还是数字信号，都能在源（Sx）和漏（D）引脚之间进行双向传输，并且信号范围可以从 (V{SS}) 到 (V{DD}) 。这种特性在许多复杂的信号处理和切换应用中非常有用。

三、应用领域广泛

TMUX722x凭借其出色的性能，在多个领域都有广泛的应用：

• 光通信和光测试设备：在光通信系统中，需要高精度的信号切换和处理，TMUX722x的低导通电阻和低泄漏电流能够确保信号的准确传输和切换，提高系统的性能。
• HVAC控制器：在HVAC系统中，需要对各种传感器信号进行采集和处理，TMUX722x可以实现信号的切换和选择，保证系统的稳定运行。
• 超声扫描仪：超声扫描仪对信号的精度和稳定性要求极高，TMUX722x的高性能特性可以满足其对信号处理的严格要求，提高图像的质量和诊断的准确性。
• 工厂自动化和工业控制：在工业自动化系统中，需要对各种模拟和数字信号进行切换和控制，TMUX722x的抗闭锁特性和宽工作温度范围使其能够适应恶劣的工业环境，确保系统的可靠性。
• 可编程逻辑控制器（PLC）和模拟输入模块：在PLC和模拟输入模块中，需要对多个输入信号进行选择和切换，TMUX722x可以实现高效的信号切换，提高系统的灵活性和可扩展性。
• 半导体测试：在半导体测试过程中，需要对各种测试信号进行精确控制和切换，TMUX722x的低导通电阻和低泄漏电流可以确保测试结果的准确性。
• 患者监测和诊断：在医疗设备中，对信号的精度和可靠性要求极高，TMUX722x的高性能特性可以满足医疗设备对信号处理的严格要求，保障患者的安全和健康。

四、引脚配置与功能

TMUX722x采用DGS（VSSOP，10）封装，其引脚配置和功能如下：

• S1和S2：源引脚1和2，可作为输入或输出。在实际应用中，我们可以根据具体的电路设计，将其连接到不同的信号源或负载。
• N.C.：无内部连接，可短接到GND或悬空。在设计时，需要根据具体情况决定如何处理该引脚，以避免对电路产生不必要的影响。
• GND：接地（0 V）参考，为整个电路提供稳定的参考电位。
• VDD：正电源，为器件提供正电源电位。为了保证可靠运行，需要在VDD和GND之间连接一个0.1 µF至10 µF的去耦电容，以减少电源噪声的影响。
• SEL1和SEL2：逻辑控制输入，具有内部下拉电阻，用于控制开关连接。通过控制这两个引脚的逻辑电平，可以实现对信号路径的选择和切换。
• VSS：负电源，在单电源应用中可连接到地。同样，为了保证可靠运行，需要在VSS和GND之间连接一个0.1 µF至10 µF的去耦电容。
• D1和D2：漏引脚1和2，可作为输入或输出。与源引脚类似，可根据具体的电路设计进行连接。

五、电气特性分析

5.1 绝对最大额定值

在使用TMUX722x时，需要注意其绝对最大额定值，包括电源电压、逻辑控制输入引脚电压和电流、源或漏电压和电流、环境温度、存储温度、结温度和总功耗等。超出这些额定值可能会导致器件永久性损坏，因此在设计时必须严格遵守这些参数限制。例如，电源电压 (V{DD}-V{SS}) 最大不能超过48 V，环境温度范围为 -55°C至150°C等。

5.2 ESD额定值

该器件的静电放电（ESD）额定值为人体模型（HBM）±2000 V，带电设备模型（CDM）±500 V。这表明它具有一定的抗静电能力，但在实际操作中，仍然需要采取适当的防静电措施，以避免ESD对器件造成损坏。

5.3 热信息

了解器件的热信息对于确保其正常工作非常重要。TMUX722x的热阻参数包括结到环境热阻、结到外壳（顶部）热阻、结到板热阻等。这些参数可以帮助我们在设计散热方案时，合理选择散热设备，确保器件在工作过程中不会因为过热而影响性能。

5.4 推荐工作条件

推荐工作条件包括电源电压差分、正电源电压、信号路径输入/输出电压、地址或使能引脚电压、源或漏连续电流和环境温度等。在设计电路时，应尽量使器件工作在推荐工作条件范围内，以保证其性能和可靠性。例如，电源电压差分 (V{DD}-V{SS}) 应在4.5 V至44 V之间，环境温度应在 -40°C至125°C之间。

5.5 不同电源下的电气特性

在不同的电源条件下，TMUX722x的电气特性会有所不同。例如，在±15 V双电源、44 V单电源和12 V单电源等情况下，其导通电阻、导通电阻失配、导通电阻平坦度、导通电阻漂移、泄漏电流等参数都有具体的数值范围。这些特性数据可以帮助我们在实际应用中，根据具体的电源条件和性能要求，选择合适的工作模式和参数设置。

六、参数测量方法

6.1 导通电阻测量

导通电阻是衡量开关性能的重要参数之一。通过测量源（Sx）和漏（D）引脚之间的电压和电流，然后根据 (R{ON}=V / I{SD}) 公式计算得出导通电阻。在实际测量中，需要注意测量电路的准确性和稳定性，以确保测量结果的可靠性。

6.2 泄漏电流测量

泄漏电流包括关断泄漏电流和导通泄漏电流。关断泄漏电流分为源关断泄漏电流和漏关断泄漏电流，导通泄漏电流分为源导通泄漏电流和漏导通泄漏电流。通过特定的测量电路，可以准确测量这些泄漏电流，从而评估器件的性能。在设计高精度电路时，泄漏电流的大小会直接影响到电路的精度和稳定性，因此需要严格控制泄漏电流。

6.3 开关时间测量

开关时间包括导通时间和关断时间。导通时间是指控制输入信号上升超过逻辑阈值后，输出信号上升到90%所需的时间；关断时间是指控制输入信号下降超过逻辑阈值后，输出信号下降到10%所需的时间。准确测量开关时间对于评估器件的响应速度和信号处理能力非常重要。在高速信号处理电路中，开关时间的长短会直接影响到信号的传输速度和质量。

6.4 其他参数测量

还包括传播延迟、电荷注入、关断隔离、串扰、带宽、总谐波失真 + 噪声和电源抑制比等参数的测量。这些参数的测量方法都有相应的标准和电路，通过准确测量这些参数，可以全面了解器件的性能，为电路设计提供可靠的依据。例如，在设计高频电路时，需要关注带宽和串扰等参数，以确保信号的高频特性和抗干扰能力。

七、应用与设计建议

7.1 应用信息

TMUX722x属于精密开关和多路复用器系列器件，具有低导通电阻、低导通和关断泄漏电流以及超低电荷注入性能。这些特性使其非常适合用于需要选择两个输入或输出之一的高精度工业系统。在实际应用中，我们可以根据具体的系统需求，充分发挥其性能优势，实现高精度的信号切换和处理。

7.2 典型应用 - 开关增益放大器

在开关增益放大器（离散可编程增益放大器，PGA）中，TMUX722x可以用于放大器电路的反馈路径，通过选择不同的电阻值，实现可配置的增益控制。在设计此类应用时，需要考虑器件的泄漏电流、导通电阻和电荷注入等性能指标，以确保系统的增益精度和稳定性。例如，在选择器件时，应选择泄漏电流小、导通电阻低且电荷注入小的器件，以减少对增益控制的影响。

7.3 电源供应建议

为了确保TMUX722x的性能和稳定性，需要注意电源供应。应使用10 μF至10 μF的去耦电容在 (V{DD}) 和 (V{SS}) 引脚与地之间进行电源去耦，以减少电源噪声的影响。同时，应选择多层陶瓷芯片电容器（MLCC），因为它们具有低等效串联电阻（ESR）和电感（ESL）特性，能够更好地抑制电源噪声。在实际设计中，还需要注意电容的放置位置，应尽量将其靠近电源引脚，以提高去耦效果。

7.4 布局设计

在PCB布局设计中，需要注意以下几点：

• 避免90°角的PCB走线，尽量采用圆角走线，以减少信号反射和阻抗变化。在实际布线时，可以使用专门的布线工具和技术，实现圆角走线，提高信号的传输质量。
• 高速信号应尽量减少过孔和拐角的使用，以降低信号反射和干扰。如果必须使用过孔，应增加过孔周围的间隙尺寸，以减少其电容。在设计高速电路时，过孔的数量和布局会对信号的传输产生重要影响，因此需要谨慎设计。
• 输入线应尽量短，以减少信号延迟和干扰。在布局时，应合理规划输入线的路径，避免过长的走线。
• 使用实心接地平面，以减少电磁干扰（EMI）。实心接地平面可以提供良好的接地路径，降低电磁干扰的影响。
• 避免敏感的模拟走线与数字走线平行，尽量避免交叉。如果必须交叉，应采用垂直交叉的方式，以减少干扰。在设计混合信号电路时，模拟和数字信号的隔离非常重要，需要采取有效的措施来减少它们之间的相互干扰。

八、总结

TMUX722x是一款性能卓越、功能强大的CMOS开关器件，具有抗闭锁、宽电源范围、低导通电阻、宽工作温度范围、1.8 V逻辑兼容等众多优点。它在多个领域都有广泛的应用前景，并且在引脚配置、电气特性、参数测量和应用设计等方面都有详细的规范和建议。作为电子工程师，在设计相关电路时，TMUX722x无疑是一个值得考虑的优秀选择。你在使用类似开关器件时，有没有遇到过什么问题或者有什么独特的设计经验呢？欢迎在评论区分享交流。