[参考译文] TMUX8212：PSpice 仿真结果和放大器；模拟开关的输出端钳位

嗨、Mitchell

感谢您解释您的仿真、我想首先说的是、这个多路复用器不能处理我们团队所说的过压事件。

在仿真和实际应用中、当 IO 引脚上放置高于或低于电源轨的信号时、TMUX8212 等器件将显示不正确运行。

此 常见问题解答 将让您大致了解此处的情况。

不过、TI 确实具有一系列具有称为过压保护功能的多路复用 器、此类多路复用器将 在 发生过压事件时将多路复用器的漏极引脚与源极引脚隔离

下面是 有关过压保护多路复用器的常见问题解答

借助 TMUX7411F、TMUX7412F 或 TMUX7413F、您的应用可能不需要 TVS 二极管！（如果您感兴趣，还有其他配置可供选择）

请告诉我您的想法、我很乐意提供帮助

此致、

Kameron

太棒了！

感谢您提供的额外信息 — 我将运行一些仿真，然后关闭问题。    

感谢您的支持！

嗨、Mitchell、

完美我想我明白你现在要求的更好。

TMUX7462F 实际上可以在过压事件期间钳制漏极引脚上的电压。

这是因为该器件具有漏极响应引脚、可设置该引脚将漏极引脚上的电压钳制到电源轨。

对于您的应用、我相信您会将 VFP 连接到 VDD、这样您就可以获得所需的钳位行为。

如果我有任何误解、请告诉我、我可以再看看。

此致、

Kameron

早上好、Kameron！

您是否知道除 TI 网站以外的其他地方是否有适用于此元件的 SPICE 模型。 我想能够使用仿真数据验证此设计、但我认为提供的 IBIS 模型无法完全验证。

如果您认为 IBIS 模型应该足以进行验证，那么我可以找出一些东西，以便我能够使用我拥有的软件对其进行仿真 — 但我的印象是 IBIS 更适合用于确定信号完整性问题、而不是电路设计验证。  

如果没有可用的模型、那么实际的开关电路是否与 TMUX8212 类似？ 如果是这种情况、那么我真的没有太大的顾虑、可以直接遵循数据表中的应用指南进行实施。  

您是否愿意提供原理图来验证设计？

谢谢！  

编辑#1： 还想确保从数据表中了解这一点。 PG 上。 TMUX7462F 数据表的第 8.3.2.1 节“输入电压容差“中的 25 规定、如果 DR 悬空、则出现过压情况、它将被电源轨钳制。 我只想确认、如果 DR 在这种特定情况之外悬空、它仍能充当开关（例如，当 DR 上存在无限负载时，它们将保持其电压）。 图 9-1（典型应用）表明情况确实如此、因为 DR 正在驱动运算放大器、但我们只是希望进行确认、因为没有明确说明。

编辑#2： 查看数据表、似乎没有一种方法可以控制开关是闭合还是开路、除非存在过压情况。 是否有器件可以结合 TMUX8212 和 TMUX7462F 的功能 -在这里,我可以选择是否使用选择线路关闭线路,然后在出现过压情况时让线路变为高阻抗。 如果没有、我可以在 TMUX8212 之后串联 TMUX7462F。  
 

您好 Mitchell、祝您愉快。

因此、TMUX7462F 实际上没有 PSPICE 模型、因为它特定的过压保护电路在仿真中很难表示（实际的 OVP 很难显示并在仿真中创建）（TMUX7462F 中的内部保护功能与 TMUX8212 不同）

但是、ibis 模型显示了交换机和正常运行期间的信号路径性能  

宜必思适合展示此器件在正常运行时的信号路径性能。

我认为最好遵循数据表中的应用指南。

此外、我了解您对第 8.3.2.1 节的疑问（这部分可能很棘手，但让我尝试解释一下）

因此、DR 引脚设置为 GND 允许器件在过压事件（过压事件期间漏极引脚上拉至 VFP 或 VFN）期间进行钳位

当 DR 引脚设置为逻辑高电平或悬空时、器件漏极引脚的行为将类似于开路（信号路径将处于高阻态，漏极引脚上的电压将取决于连接到器件的负载）   

这更多地是一个系统设计问题、如果您将无限阻抗负载连接到多路复用器（就像运算放大器缓冲器）、这一点很重要、但根据我的了解、这在您的应用中应该不会出现问题。

这是一个 应用手册 、我认为它与此临界情况相关、在某些信号链应用中务必记住这一点。

如果我澄清了您的问题、请告诉我、如果这不起作用、我可以再试一次

此致、

Kameron

早上好、Kameron！

感谢您提供的信息和说明。 一些模拟开关连接到外部测量点、而这些测量点将通过示波器连接、因此我将具有无限阻抗负载、但在连接示波器且无法连接这些测量点的情况下绝不会这样做。 （例如，假设这不会引起任何问题，我认为我需要下拉这些未选中的线路，因为我不关心这些线路在未选中时的电压）

本应用手册阅读得很好，因此我很感激您提供的信息 — 有时我们会研究使用缓冲器，但后来决定不使用缓冲器-但这是一个问题、我相信我会发现一点。  

我不确定我是否在昨天回复之前或之后编辑了这篇文章 — 所以我很抱歉，如果是在您回复之后，我只是没有看到它，但请告诉我，如果您能够找到一个组件，它可以结合两个设备的功能而无需配备两个芯片。 我本应该早些时候说过这一点、但该工程的目标是制作一个能够限制电源轨电压的总线开关。  

再次感谢、如果您需要更多信息、请告诉我！

此致、  

Mitchell M. Gresham

 嘿 Kameron！

感谢您提供的所有信息。 我已经在这个问题上工作了大约一个星期,并有几个想法,我可能会解决它. 我不确定 TI 在模拟开关中提供的选项是否可行、因为提供的所有选项的曲线都大于我们在电路板上的空间。  

我实际上一直在考虑使用具有关断引脚的 OPAMP 作为开关、同时通过限制电源轨的输入来解决我们的钳位问题。 我会问一个有关该器件的相关问题、但我认为 OPA2992 可能有效。 由于我可以根据信号是输入还是输出来打开/关闭任何 OPAMP、然后使用电源轨进行钳位。  

我将再次关闭此问题并打开另一个问题 — 但我只是想寻找一些初始反馈。  

谢谢！

尊敬的 Mtichell：

感谢您给我留言、实际上我将加入 TI 运算放大器团队、看看他们是否认为您选择的器件在这里适用。

此致、

Kameron

尊敬的 Mitchell：

我实际上一直在考虑使用具有关断引脚的 OPAMP 作为开关、同时通过限制电源轨的输入来解决我们的钳位问题。

OPA2992S 运算放大器具有输出关断功能、输出禁用电压在 G Ω 范围内较高。 但是、ABS。 最大 该器件中的电压为 42V。  

我没有详细介绍上一个答复。 如果输出电压尖峰低于 42V、则输出电压可能能够承受该尖峰。 否则、您仍需要进行电压钳位、以在关断状态下将运算放大器的电源轨钳位在 42V 以下或等于 42V。  

如果您有其他问题、请告诉我。  

此致、

Raymond

非常感谢 Kameron 的帮助！

嗨、Raymond！ 我只是想回顾一下我很快就要澄清的想法。  

这是我建议的配置。  


我会将运算放大器设置为缓冲器、然后将电阻器放在它们前面、以便在输入端的电压需要钳制时流入器件的电流受到限制。 我想将电源轨设置为+–20V、然后将 电源轨上高达+–30V 的输入限制为+–20V。 关断引脚可通过外部源配置、置于“输入模式“（我假设源来自左侧）和“输出模式“（源来自右侧）、因为我始终知道源来自何处。 由于关断引脚将由外部源控制、因此我不太担心它们、但请告诉我您是否认为此配置可行。  

谢谢！

尊敬的 Mitchell：  

然后将高达+–30V 的输入限制到电源轨上的+–20V。

根据你的描述,这是我的解释。 请查看是否正确。 其他运算放大器的运算放大器之间没有反馈。 它看起来像一个加法放大器配置。   

e2e.ti.com/.../OPA2992-Buffer-with-SD-07162025.TSC

看起来在输入端发生了 OVER_VOLTAGE。 如果输入受到保护、则输出可能受到保护。  

在我们的目录中、我们有 OPA2206、它可以自然地钳制过压输入（无需使用齐纳二极管，TVS 或二极管保护钳位）

。  

或者、我们可以使用以下拓扑来保护过压输入（使用二极管和 TVS/齐纳二极管钳制 Vcc 或 Vee）。  

https://www.ti.com/lit/an/slvaex7a/slvaex7a.pdf?ts = 1752692068671 &ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F

https://www.planetanalogue.com/op-amp-input-protection-can-be-noisy/

请告诉我我我的理解是否正确。  

此致、

Raymond

下午好、Raymond！

感谢您的更新 — 根据我看到的原理图，我希望它是怎样的。  

我从 OPAx992 数据表中了解到、“输入引脚被二极管钳制至电源轨。 摆幅可能超过电源轨 0.5V 的输入信号的电流必须限制为 10mA 或更低“(5.1（注释 2）)、这似乎向我建议、只要 I 具有足够大的电阻以将流经二极管的电流限制为合理的电流 (< 10mA)、器件的输入端就会受到过压保护。  

我想使用一个具有关断引脚的运算放大器模型、因为我可以通过打开/关闭运算放大器本身来消除对模拟开关的需求。  

如果需要、我可以按照建议在运算放大器的输入端使用二极管削波电路、但我想是否可以尽量减少开关工作所需的外部器件数量。 我不期望这些器件的输入端有任何疯狂的电压、但我们有理由认为它可能比预期高 10V 至 20V。  

请告诉我您的想法 — 我想能够根据配置方式保护输入和输出的过压。  

谢谢！

尊敬的 Mitchell：  

输入引脚被二极管钳制至电源轨。 摆幅超过电源轨 0.5V 以上的输入信号的电流必须限制为 10mA 或更低“(5.1（注释 2）)[/报价]

是的、输入端子处的所有运算放大器附近都使用 ESD 保护方案、这是一种标准方案（可能使用不同的保护设计拓扑）。 后缀-S 特性仅在少数运算放大器中呈现、其中 OPA2992S 可以关断单个运算放大器的输出。   

您提到、输入信号可能高达+/–30Vpk、因此如果输入电流限制为+/–30Vpk、我们可以使用–10mA 二极管作为电流路径。 此外、Vcc 和/或 Vee 电源轨需要被钳制为低于 Vs。运算放大器的配置不应违反以下绝对值。 最大 单价。 否则、将其视为 EIPD（外部引起的物理损坏）。  

如果输入瞬态接近 ±30V、则需要如下图所示的 TVS 电压钳位。  

如果您有其他问题、敬请告知。  

此致、

Raymond

太棒了——好吧、这现在有很多意义了！

那么、为了确认我是否理解您的意思、那么只要我能够对运算放大器上的输入电源轨进行电流限制、假设我在连接到运算放大器的电源轨上还有一个二极管可以将电流灌入接地端、那么在该配置中就应该很好？  

例如、如果我的输入电压为 50V、那么我将具有 ΔV 30V、然后 10kΩ 是 30V/100V = 3mA、这意味着只要 ΔV Ω 不超过 100V -这永远不会接近 — 那么我们将符合运算放大器本身中二极管的规格，并假设我在电源轨上选择了额定电流相同的二极管。  

如果我的理解正确、那么该压降产生的功率将在电阻器本身中耗散。  

非常感谢您的帮助、如果我误解了某些内容、请告诉我！

编辑#1：  我有点困惑、TVS 二极管在运算放大器的轨上发挥的作用。 我希望运算放大器的削波电压可调节、因此我预计电流将灌入电源轨本身、而不是通过 TVS 二极管、因为我将其设计成 TVS 的击穿电压约为 22V、这是所需削波电压的上限。 电流流入 TVS 而不是直接流入为其供电并灌入该器件的 LDO 的原因是什么、还是我感到困惑？

嗨、Raymond！ 感谢您提供的信息。  

接下来是几件事、然后是一个问题。 您能否确认我在之前的回答中提供的信息正确无误？ 您之前的响应展示了限流电阻器上的 31.4V 压降、这使我假设将是会耗散功率的元件、ESD 二极管实际上不会耗散太多、而是充当电流路径。 此外、还可以在下拉配置中将电阻从运算放大器输入端移至电源轨本身上。 这样、每当发生过压情况时、ESD 二极管都会将电流灌入电源轨、而由于 LDO 无法灌入电流、最终会通过电阻器灌入接地端？ 我在下面绘制了这种建议配置的示意图。  


请告诉我这是否是一个很好的解决方案、因为我无法在电源轨上使用齐纳二极管、因为电压会变为削波。  

谢谢！

您好、Michell：

此外、还可以在下拉配置中将电阻从运算放大器的输入端移至电源轨本身。 这样、每当发生过压情况时、ESD 二极管都会将电流灌入电源轨、并且由于 LDO 无法灌入电流、最终会通过电阻灌入接地端？

我参考了此图、其中 10k Ω 或更大的电阻器与 Vin+串联以限制 ESD 电流。  

由于电压将变为削波、因此我无法在电源轨上使用齐纳二极管。  [/报价]

请 按照上图所示配置您的过压保护。  

上一个图中所示的 100k Ω 电阻器是+/–20%的直流负载、两个 100k Ω 电阻器不会对 Vin+处的输入电流进行任何限制。 您将使用 TVS 钳制过压情况。   

此致、

Raymond

早上好、Raymond。  

由于电源轨上的削波电压不断变化、我无法使用前面提到的配置。 可能仍会在输入端具有如图所示的 10k Ω 电阻、然后在电源轨上再放置一个 10k Ω 电阻来代替 TVS 二极管。 我同意到目前为止的配置。  

您还提到、LDO 通常不会同时灌入和拉取电流？ 他们之所以不会这样做，是因为电路中的保护，还是因为他们不应该这样做 — 因为我的假设是基于 LDO 在它们中提供某种保护、它们不会让它们根据输出电压仅灌入和拉取电流。  

如果此问题不能很快解决、是否也可以与应用程序工程团队联系？ 我确实觉得一些信息在这里的翻译中丢失了、这是我们公司正在进行的项目的重要组成部分。  

谢谢！

编辑#1：  我使用前面提到的策略进行了模拟，并获得了看起来不错的结果 — 但仍然希望对其有一些看法。  

编辑#2：  在使用不同运算放大器的仿真中添加了电源轨以进行确认。 LM741。 削波结果与之前的电路相同。  

嗨、Raymond！

太棒了！ 我运行了您附加的模拟、然后运行了我自己的一些模拟、了解您正在谈论的内容！ 我会看到，如果在周末我做了一些不是模拟的分析，我对此有任何疑问 — 但我感谢所有的帮助！ 对不起,我带我看看你说什么,但我现在明白了！

谢谢！

尊敬的 Mitchell：  

好的、请告诉我们。  

此致、

Raymond

嘿 Kameron！

我在处理这个问题时花了很多时间、虽然我认为运算放大器可以达到我想要的目的。 我担心它们在待机模式下的功耗、想知道您是否对 TPS16416 有意见。 虽然我喜欢您以前为限制芯片而提出的建议、但我担心它们的高导通电阻。 该芯片似乎具有我想要的所有保护功能、更喜欢电源保护和电流限制、同时保持低导通电阻。  

如果您认为这适用于该应用、因为我想再次使用 TMUX8212 并在正面提供某种保护、只是想确保不遗漏一些东西。  

编辑#1：  意识到、在我发布这篇文章后、我确实错过了一些内容、那就是您不能在信号可能变为负值的应用中使用 TPS16416。 相反、Raymond 建议的 TVS1800 可能会诚实地解决这个问题。 让我知道你的想法！

谢谢！

尊敬的 Mitchell：

因为这是 TVS 二极管 (TVS1800)、我将邀请 TI 团队成员、他们可以为该器件提供更多帮助  

嗨、PD 团队、您能在这里提供帮助吗？

此致、

Kameron