探索TMUX1133和TMUX1134：高精度开关的卓越之选

在电子设计领域，选择合适的开关和多路复用器对于实现系统的高性能和稳定性至关重要。德州仪器（Texas Instruments）的TMUX1133和TMUX1134就是这样两款值得关注的高精度互补金属氧化物半导体（CMOS）开关。今天，我们就来深入了解一下这两款器件的特点、应用以及设计要点。

文件下载：tmux1134.pdf

器件特点

电源范围广泛

TMUX113x系列器件支持单电源范围为1.08V至5.5V，双电源范围为±2.75V。这种宽电源范围使得它们能够在各种不同的应用场景中使用，从低电压的便携式设备到高电压的工业系统都能胜任。

低泄漏电流和电荷注入

低泄漏电流仅为3pA，低电荷注入为 -1pC，这两个特性使得TMUX113x在高精度测量应用中表现出色。例如，在数据采集系统（DAQ）中，低泄漏电流可以减少信号的失真，提高测量的精度。

低导通电阻

典型导通电阻为2Ω，低导通电阻意味着在信号传输过程中，开关引入的损耗更小，能够更好地保持信号的完整性。这对于需要高精度信号传输的应用，如医疗设备和测试仪器，非常重要。

宽温度范围

工作温度范围为 -40°C至 +125°C，这使得TMUX113x能够在恶劣的环境条件下稳定工作，适用于工业自动化、汽车电子等领域。

其他特性

• 1.8V逻辑兼容：支持1.8V逻辑电平输入，可与低逻辑I/O轨的处理器直接接口，无需外部电平转换器，节省了电路板空间和物料清单（BOM）成本。
• 故障安全逻辑：允许在电源引脚之前施加控制引脚电压，保护器件免受潜在损坏。
• 轨到轨操作：信号路径输入/输出电压范围从(V{SS})到(V{DD})，支持单电源应用时(V_{SS})可连接到GND。
• 双向信号路径：信号可以在源极（Sx）和漏极（Dx）之间双向传输，支持模拟和数字信号。
• 先断后通开关：避免在切换过程中出现两个输入同时连接的情况，提高了系统的安全性。
• ESD保护：人体模型（HBM）静电放电保护为2000V，增强了器件的可靠性。

应用领域

TMUX113x的特性使其在多个领域都有广泛的应用，包括但不限于：

• 工业自动化：如可编程逻辑控制器（PLC）、工厂自动化和控制等，用于信号的切换和选择。
• 医疗设备：如超声扫描仪、患者监测和诊断设备、心电图（ECG）等，满足高精度测量和低噪声的要求。
• 测试与测量：如ATE测试设备、电池测试设备、实验室仪器等，确保测量的准确性和稳定性。
• 通信系统：如光网络、光测试设备、远程无线电单元（RRU）等，实现信号的路由和切换。
• 智能仪表：如水表和燃气表，用于数据的采集和传输。

详细描述

功能框图

TMUX1133包含三个独立控制的单刀双掷（SPDT）开关，并有一个低电平有效的EN引脚，可同时启用或禁用所有三个开关。TMUX1134则包含四个独立控制的SPDT开关。

双向操作

TMUX113x器件在源极（Sx）到漏极（Dx）或漏极（Dx）到源极（Sx）的传导性能相同，每个通道在两个方向上的特性非常相似，支持模拟和数字信号。

轨到轨操作

信号路径输入/输出电压范围从(V{SS})到(V{DD})，单电源应用时(V_{SS})可连接到GND，确保了信号的完整传输。

1.8V逻辑兼容输入

所有逻辑控制输入均支持1.8V逻辑电平，逻辑输入阈值随电源变化，但在5.5V电源电压下仍能提供1.8V逻辑控制。

故障安全逻辑

控制输入引脚（SELx和EN）支持故障安全逻辑，允许在电源引脚之前施加电压，保护器件免受潜在损坏。

超低泄漏电流

提供极低的导通和关断泄漏电流，能够在高源阻抗输入和高输入阻抗运算放大器之间切换信号，且偏移误差极小。

超低电荷注入

采用传输门拓扑结构，并具有特殊的电荷注入消除电路，在(V_{S}=1V)时，源极到漏极的电荷注入可降低至 -1pC。

器件功能模式

选择（SELx）引脚为逻辑引脚，用于控制源极（SxA和SxB）与漏极（Dx）之间的连接。未选中的源极引脚处于开路状态（高阻态），选中时开关导通至漏极。TMUX1133的EN引脚为低电平时，SELx逻辑控制输入决定选择哪个源极输入；EN引脚为高电平时，所有开关均处于开路状态。TMUX1134的SELx逻辑控制输入决定每个通道的源极引脚与漏极引脚的连接。

真值表

器件	EN	SEL1	SEL2	SEL3	SEL4	选中的源极引脚连接到漏极引脚
TMUX1133	0	0	X	X	-	S1A到D1
TMUX1133	0	1	X	X	-	S1B到D1
TMUX1133	0	X	0	X	-	S2A到D2
TMUX1133	0	X	1	X	-	S2B到D2
TMUX1133	0	X	X	0	-	S3A到D3
TMUX1133	0	X	X	1	-	S3B到D3
TMUX1133	1	X	X	X	-	Hi - Z（OFF）
TMUX1134	-	0	X	X	X	S1B到D1
TMUX1134	-	1	X	X	X	S1A到D1
TMUX1134	-	X	0	X	X	S2B到D2
TMUX1134	-	X	1	X	X	S2A到D2
TMUX1134	-	X	X	0	X	S3B到D3
TMUX1134	-	X	X	1	X	S3A到D3
TMUX1134	-	X	X	X	0	S4B到D4
TMUX1134	-	X	X	X	1	S4A到D4

注：X表示无关项。

应用与实现

典型应用

TMUX1133和TMUX1134可用于多通道2:1（SPDT）开关应用，通过集成各种功能，优化系统的灵活性和电路板空间。例如，在一个系统中，可以使用3通道或4通道SPDT开关来切换不同的输入信号，如电压输入、校准路径、电流输入等。

设计要求

• 电源（(V_{DD})）：5V
• 输入/输出电压范围：0V至5V
• 输入/输出电流范围：4mA至20mA
• 控制逻辑阈值：1.8V兼容

详细设计步骤

• 电源去耦：使用0.1μF至10μF的去耦电容连接(V{DD})和(V{SS})引脚到地，以提高电源的稳定性和抗干扰能力。
• 逻辑控制输入：建议在逻辑控制输入上使用下拉或上拉电阻，确保每个通道处于已知状态。
• 信号范围和电流：所有通过开关的输入信号必须在推荐的工作条件范围内，包括信号范围和连续电流。
• 系统灵活性：多通道2:1开关可用于切换模拟信号路径和校准路径、配置单通道接受电压或电流输入、将单通道配置为模拟输入或输出，提供系统的额外控制和灵活性。

电源供应建议

• 电源范围：单电源范围为1.08V至5.5V，双电源范围为±2.75V。单电源应用时(V_{SS})必须连接到GND。
• 去耦电容：使用0.1μF至10μF的去耦电容连接(V{DD})和(V{SS})引脚到地，放置在尽可能靠近器件电源引脚的位置，并使用低阻抗连接。推荐使用多层陶瓷片式电容器（MLCC），以提供低等效串联电阻（ESR）和电感（ESL）特性。
• 噪声环境：对于非常敏感的系统或在恶劣噪声环境中的系统，避免使用过孔连接电容到器件引脚，以提高抗噪声能力。

布局注意事项

• 走线拐角：PCB走线拐角应尽量采用圆角设计，以保持走线宽度恒定，减少信号反射。
• 高速信号：高速信号走线应尽量减少过孔和拐角的使用，以降低信号反射和阻抗变化。过孔使用时应增加其周围的间隙尺寸，以减小电容。
• 测试点设计：在高频设计中，应避免使用通孔引脚作为测试点。
• 关键考虑因素：(V{DD})和(V{SS})引脚使用0.1μF电容去耦，输入线尽量短，使用实心接地平面减少电磁干扰（EMI）噪声拾取，避免敏感模拟走线与数字走线平行，必要时垂直交叉。

总结

TMUX1133和TMUX1134以其卓越的性能和丰富的特性，为电子工程师在设计高精度、高性能开关和多路复用器应用时提供了理想的选择。无论是工业自动化、医疗设备还是通信系统，这两款器件都能发挥重要作用。在设计过程中，合理考虑电源供应、布局布线等因素，将有助于充分发挥它们的优势，实现系统的最佳性能。你在实际应用中是否使用过类似的开关器件？遇到过哪些挑战和解决方案呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。