探索TS12A4516/TS12A4517：高性能CMOS模拟开关的奥秘

在电子工程师的日常设计工作中，选择合适的模拟开关至关重要。今天，我们就来深入了解德州仪器（TI）的TS12A4516和TS12A4517这两款双电源、低导通电阻的单刀单掷（SPST）CMOS模拟开关，看看它们有哪些独特的性能和应用场景。

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1. 产品概述

TS12A4516和TS12A4517是低电压、双电源CMOS模拟开关，具备极低的开关导通电阻。其中，TS12A4516为常开（NO）型，TS12A4517为常闭（NC）型。它们能够在±1V至±6V的双电源下连续工作，适用于处理轨到轨的模拟信号。

2. 产品特性

2.1 电源适应性

这两款开关支持±1V至±6V的双电源供电，不过在实际测试和规格制定中，主要针对±5V、±3.3V和±1.8V这几种电源电压。不同电源电压下，开关的导通电阻有所不同：

• ±5V电源时，导通电阻最大为25Ω。
• ±3.3V电源时，导通电阻最大为35Ω。
• ±1.8V电源时，导通电阻最大为47Ω。

大家在设计电路时，需要根据实际的电源情况和对导通电阻的要求来选择合适的电源电压。

2.2 低泄漏电流

无论是关断状态还是导通状态，这两款开关都具有极低的泄漏电流：

• 在25°C时，关断和导通泄漏电流最大均为5nA。
• 在85°C时，关断和导通泄漏电流最大均为10nA。 低泄漏电流特性有助于减少电路中的功耗和信号干扰，提高电路的稳定性和精度。

2.3 快速开关速度

开关速度也是衡量模拟开关性能的重要指标。TS12A4516和TS12A4517具有快速的开关速度，在±5V电源下，导通时间(t{ON}=85ns)，关断时间(t{OFF}=50ns)。这种快速的开关速度使得它们能够满足一些对信号切换速度要求较高的应用场景。

2.4 其他特性

• 低电荷注入：在±5V电源下，电荷注入仅为13pC，有助于减少信号失真。
• 先断后通操作：即(t{ON}>t{OFF})，避免在开关切换过程中出现信号短路的情况。
• 抗闩锁性能：超过100mA（符合JESD 78，Class II标准），提高了器件的可靠性。
• ESD性能：通过了多种ESD测试标准，包括2500V人体模型（A114 - F）、1000V充电设备模型（C101 - C）和250V机器模型（A115 - A），增强了器件的抗静电能力。

3. 引脚配置与功能

TS12A4516和TS12A4517有不同的封装形式，如8引脚的SOIC - D和5引脚的SOP（SOT - 23） - DBV。它们的引脚功能如下：

• COM：公共端。
• NO/NC：常开/常闭端。
• V+：正电源。
• V -：负电源。
• IN：数字控制端，用于控制开关的导通和关断。

输入信号的高低电平决定了开关的状态，对于TS12A4516，低电平为关断，高电平为导通；对于TS12A4517，低电平为导通，高电平为关断。

4. 电气特性

文档中详细给出了在±5V、±3.3V和±1.8V电源下的电气特性参数，包括模拟信号范围、导通电阻、泄漏电流、开关时间、电荷注入、电容、带宽、隔离度和总谐波失真等。例如，在±5V电源下，带宽可达464MHz，关断隔离度为 - 83dB，总谐波失真仅为0.07%。这些参数为工程师在不同电源条件下的电路设计提供了重要参考。

5. 应用信息

5.1 电源供应考虑

TS12A4516和TS12A4517的独特之处在于只有两个电源引脚(V{+})和(V{-})，它们不仅驱动内部CMOS开关，还设定了模拟电压的限制。内部的ESD保护二极管会在模拟信号超出(V{+})或(V{-})时导通，大部分模拟泄漏电流来自这些二极管。同时，(V{+})和(V{-})还为内部逻辑和逻辑电平转换器供电。

在使用时，如果需要单电源供电，可考虑引脚兼容的TS12A4514和TS12A4515。另外，要特别注意逻辑电平阈值的问题，由于没有接地引脚，逻辑电平阈值参考(V{+})，当(V{+})在6V至3V之间时，阈值限制为(V{+} - 1.5V)和(V{+} - 3.5V)；当(V{+}=2V)时，逻辑阈值约为0.6V。千万不要将(V{+})连接到3V，同时将逻辑电平引脚连接到5V电源的逻辑信号，否则可能会损坏器件。

5.2 测试电路与时序图

文档中提供了电荷注入、开关时间、关断隔离和导通损耗以及电容测量的测试电路和时序图。这些测试电路和时序图有助于工程师更好地理解和验证器件的性能，在实际设计中进行准确的测试和调试。

6. 封装与订购信息

TS12A4516和TS12A4517有多种可订购的型号，对应不同的封装形式和包装数量。例如，TS12A4516D为8引脚SOIC - D封装，有75个/管的包装；TS12A4516DBVR为5引脚SOT - 23 - DBV封装，有3000个/大卷带的包装。同时，文档还提供了详细的封装材料信息，包括卷带尺寸、管装尺寸、封装外形图、示例电路板布局和示例模板设计等，方便工程师进行PCB设计和生产。

综上所述，TS12A4516和TS12A4517以其低导通电阻、低泄漏电流、快速开关速度和良好的ESD性能等优点，在电子电路设计中具有广泛的应用前景。电子工程师们在进行相关设计时，可以根据具体的应用需求和电路条件，合理选择这两款模拟开关，并参考文档中的各项参数和信息进行优化设计。大家在使用过程中有没有遇到过什么问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。