探索 TMUX8108 和 TMUX8109：高电压模拟多路复用器的卓越之选

在电子设计领域，高电压模拟多路复用器的性能和稳定性至关重要。TMUX8108 和 TMUX8109 作为现代高性能的模拟多路复用器，为电子工程师们提供了出色的解决方案。今天，我们就来深入了解这两款器件。

文件下载：tmux8108.pdf

器件概述

TMUX8108 和 TMUX8109 是具有 8:1（单端）和 4:1（差分）配置的互补金属 - 氧化物半导体（CMOS）模拟多路复用器。它们能够适应双电源、单电源或高达 100 V 的非对称电源，为不同的应用场景提供了极大的灵活性。而且，在整个电源电压范围内，TMUX810x 系列器件都能保持一致的模拟参数性能，这意味着在系统设计中可以选择最方便的电源轨，同时还能保证出色的性能。

特性亮点

双向操作

这两款器件从源极（Sx）到漏极（D 或 Dx），或者从漏极到源极，都能实现良好的导通，并且每个信号路径在两个方向上都具有非常相似的特性。这种双向操作的特性在许多复杂的电路设计中非常实用，大家在实际应用中是否也遇到过需要双向信号传输的场景呢？

平坦的导通电阻

TMUX8108 和 TMUX8109 采用了特殊的开关架构，在大多数开关输入操作区域内能够产生超平坦的导通电阻（$R{ON}$）。平坦的$R{ON}$响应使得该器件可用于精密传感器应用，因为无论采样信号如何，$R{ON}$都能得到有效控制。而且，这种架构无需电荷泵，不会产生不必要的噪声影响采样精度。不过，需要注意的是，最平坦的导通电阻区域从$V{SS}$延伸到大约比$V{DD}$低 5 V 的位置，一旦信号接近$V{DD}$的 5 V 范围内，导通电阻将呈指数级增加，可能会影响信号传输。

保护特性

• 故障安全逻辑：故障安全逻辑电路允许在电源引脚之前施加逻辑控制引脚的电压，保护器件免受潜在损坏。同时，该特性还允许多路复用器的逻辑输入与高电压接口，简化了只有高电压控制信号的系统设计。在正常操作中，逻辑输入可以承受高达 +48 V 的正故障，但对负过电压情况没有保护。
• ESD 保护：所有引脚都支持高达 ±2 kV 的 HBM ESD 保护级别，有助于在制造过程中保护器件免受 ESD 事件的影响。
• 闩锁免疫：通过在硅衬底顶部放置绝缘氧化物层，防止寄生结的形成，使得器件在任何情况下都具有闩锁免疫能力。这种特性使得 TMUX8108 和 TMUX8109 能够在恶劣环境中可靠工作。

1.8 V 逻辑兼容输入

TMUX8108 和 TMUX8109 的所有逻辑控制输入都支持 1.8 V 逻辑兼容控制。这种低逻辑电平输入使得它们可以与具有较低逻辑 I/O 轨的处理器接口，无需外部转换器，节省了空间和物料成本。

逻辑引脚集成下拉电阻

器件内部具有弱下拉电阻连接到地，确保逻辑引脚不会悬空。下拉电阻值约为 4 MΩ，在较高电压下会钳位到约 1 µA，集成了多达四个外部组件，减少了系统尺寸和成本。

规格参数

绝对最大额定值

了解器件的绝对最大额定值对于正确使用和保护器件至关重要。例如，$V{DD} - V{SS}$的最大值为 110 V，$V{DD}$的范围是 -0.5 V 到 110 V，$V{SS}$的范围是 -110 V 到 0.5 V 等。在实际设计中，一定要确保器件的工作条件在绝对最大额定值范围内，否则可能会导致器件永久性损坏。

推荐工作条件

推荐工作条件给出了器件正常工作的最佳范围。例如，电源电压差$V{DD} - V{SS}$应在 10 V 到 100 V 之间，环境温度范围为 -40°C 到 125°C 等。遵循这些推荐条件可以保证器件的性能和可靠性。

电气特性

不同电源条件下的电气特性对于评估器件在各种应用中的性能非常关键。例如，在 ±15 V 双电源、±36 V 双电源、±50 V 双电源以及 72 V 和 100 V 单电源等条件下，导通电阻、导通电阻失配、导通电阻平坦度、泄漏电流等参数都有所不同。我们在设计时需要根据具体的应用场景选择合适的电源条件，并参考相应的电气特性参数。

开关特性

开关特性包括过渡时间、开启和关闭时间、传播延迟、电荷注入、关断隔离、串扰、带宽等。这些特性直接影响到器件在高速开关和信号传输中的性能。例如，过渡时间越短，器件的响应速度就越快；关断隔离和串扰性能越好，信号之间的干扰就越小。

应用案例

典型应用场景

TMUX8108 和 TMUX8109 适用于多种应用场景，如高压双向开关、模拟和数字多路复用和解复用、半导体测试设备、LCD 测试设备、电池测试设备、数据采集系统（DAQ）、数字万用表（DMM）、工厂自动化和控制、可编程逻辑控制器（PLC）以及模拟输入模块等。

数据采集系统示例

在许多模拟前端数据采集系统中，输出传感器与信号链的其他部分可能通过长电缆连接，这会导致信号线上叠加高共模电压偏移。一种解决方案是使用高压多路复用器与高压运算放大器电平转换级相结合，将输入信号正确缩放至 ADC 的输入要求。TMUX8109 可以用于设计差分、四通道、多路复用数据采集系统。在这个应用中，我们需要注意电源的选择和布局，以确保系统的性能和稳定性。

设计建议

电源供应

TMUX8108 和 TMUX8109 可以在 ±10 V 到 ±50 V 的宽电源范围内工作，也能适应非对称电源。为了提高电源噪声免疫力，建议在$V{DD}$和$V{SS}$引脚与地之间使用 1 µF 到 10 µF 的电源去耦电容，并在靠近电源引脚处放置一个 0.1 µF 的电容，以提供最佳的电源去耦效果。同时，一定要确保在电源斜坡上升之前建立好接地（GND）连接。

布局设计

在 PCB 布局设计中，有几个关键要点需要注意。首先，要在$V{DD}$和$V{SS}$与地之间连接至少一个 0.1 µF 到 10 µF 的去耦电容，推荐使用 0.1 µF 和 1 µF 的电容，并将最低值的电容尽可能靠近引脚放置。其次，要保持输入线尽可能短，以减少信号干扰。此外，使用实心接地平面有助于散热和减少电磁干扰（EMI）噪声拾取，避免敏感的模拟走线与数字走线平行，必要时尽量采用垂直交叉。

总结

TMUX8108 和 TMUX8109 凭借其出色的性能和丰富的特性，为电子工程师在高电压模拟多路复用设计中提供了可靠的选择。无论是在复杂的工业自动化系统还是精密的数据采集设备中，它们都能发挥重要作用。在实际应用中，我们需要根据具体的需求和设计要求，合理选择器件的工作条件和布局方式，以充分发挥其优势。希望通过本文的介绍，大家对这两款器件有了更深入的了解，在未来的设计中能够更加得心应手。

你在使用 TMUX8108 或 TMUX8109 时遇到过哪些问题？又有哪些独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流！