[参考译文] TMUX7213：在切换 TMUX7213 期间注入电源平面的噪声

 TMUX7213 的电源附近是否有去耦电容器？

TMUX7213PWR 在靠近引脚的 24V 电源轨上具有 0.1uF 陶瓷电容器。

您好、Brian、

您能分享这个应用的原理图吗？

谢谢、
Katy

我意识到没有什么特别的事情发生,但我不希望在公共论坛中包含更多的原理图。

顶部开关是发送侧、底部是接收侧。

我期待您的反馈。

您好、Brian、

感谢分享 — 理解不想公开分享其余内容。 为了帮助我更好地了解应用、您能解释一下、运算放大器和传感器是在多路复用器之后还是之前？

此致、
Katy

发送运算放大器位于 U11 左侧、接收运算放大器位于 U12 左侧、传感器通过右侧 R92 和 R94 的连接器非板载。

我设法在每个开关下方得到一个 10 μ F 0805 50V 电容器。 功率反弹没有明显差异。

我目前正在开发一个电路板来测量流入器件的电流。 希望这将使人们对这个问题有所了解。

您好、Brian、

请告诉我这些测量是如何进行的！ 我意识到它可能不适合电路板上、但我认为如果每个输出下有一个去耦电容器、而不是每个多路复用器有一个去耦电容器、您会发现有所不同。 此外、每个输出通道上的 PD 电阻器也可能有所帮助。

此致、
Katy

谢谢 Katy。

我的返工技术目前处于完全生产模式、可能需要一段时间、她才能制作我要求的模块。 希望今天...

您认为每个输出下有一个去耦电容器是什么意思？ 我将 10uF 电容器直接连接到向器件供电的布线。 我移除了一个 0.1uF 旁路、但另一个旁路仍有效。 这些电容器的 ESR 非常低、在开关时应该能够直接向器件中施加大量功率。

输出端的下拉电阻器的尺寸是多少？ 为什么下拉？

在前面、 我注意到、当我观察到通向传感器的信号时、我注意到当开关打开以使布线成为输入时、信号会悬空到根据接收运算放大器的反馈路径设置的小电压（信号通过接收模拟开关反馈）。 因此、我在输入串联电阻器上添加了电容耦合以隔离输入运算放大器、并在连接器的所有传感器布线上放置了 1MEG 上拉和下拉电阻。 这样、在输入模式期间、输入信号会悬停在 12V 左右。 在驱动期间、它们会进行小幅调整、这可能与驱动运算放大器上的压降有关。 这似乎对 TMUX 没有很大的影响。

我在未连接超声波传感器的情况下测试了该电路板、这确实表明传感器的容性负载很大、是大多数开关噪声的来源。

我不明白 TMUX 为什么似乎使用其电源轨为这些信号充电。 或者开关是否会因电容而振荡、消耗大量功率？ 或者电容是否大到使先断后合不起作用？ 或其他什么吗？ 您认为器件内部发生了什么？ 最重要的是、我们如何改变这种行为？

Brian

您好、Brian、

在我看来，开关上的大容性负载导致了该问题 — 也许多路复用器会看到一些放电，从而在噪声中产生尖峰。 我希望通过在输出引脚上添加去耦电容器（请参阅下面青色的新增部分）、这样可以滤除传感器上的任何噪声。

对于 PD、这只是帮助稳定多路复用器输出/希望在去耦电容器不起作用时覆盖噪声的另一个思路。 如果您尝试一下、我可能会从 1k Ω 开始并根据需要进行调整。

此致、
Katy

我在两个开关的 24V 输入端放置了 1 欧姆电阻。 这是波形捕获。

注意：紫色和绿色迹线连接到示波器不知道的 10X 探头。 屏幕抓图上显示的刻度乘以 10、这意味着这些信道的电压为每分段 2 伏。 黄色通道被正确识别为 10X 探头、因此标度正确。

（注意：为了设置本实验，已从电路中切断了 0.1uF 旁路电容器，这代表最坏情况）

紫色信号是一欧姆电阻器输入电源至 U11-13 后的电压。

绿色信号是 1 欧姆电阻器向 U12-13 供电后的电压。

黄色表示我们正在对抗的噪音。

根据数字：驱动器消耗大约 1.8 安培、持续大约 10 纳秒、然后严重振荡、将大约 1.8 安培推回电源轨、然后继续振铃、总共大约 100ns。

接收器的行为类似、只是其电流浪涌仅从 900mA 左右开始。 我认为这些数字太高了、连 10 μ F 的电容都不能抑制浪涌。

我很想听听您对此的想法。

您好、Brian、

很高兴下拉功能能够提供帮助。 Re：将器件从袋子里取出后告诉它们分开 — 您可以联系 TI 并提供批次跟踪代码、我们可以告诉您是哪个器件、否则、在丢弃袋子之前、您应该记下每个器件的批次跟踪代码。 不幸的是、确实具有相同的顶部符号 X213。

我是否正确理解紫色和绿色信号是 进入 U11/U12 的电源、黄色信号是绿色和紫色信号中的噪声？ 如果多路复用器的输入端已经看到噪声、则会是与系统相关的问题、而不是与多路复用器相关的问题、因此我不确定我可以深入了解分辨率。  

谢谢、
Katy

正确、紫色和绿色分别是进入两个部件 u11/U12 的电源。

黄色是位于已连接电路板上的一个不相关的模拟输出信号、以某种方式拾取了 TMUX7213 器件引起的噪声、给客户带来了麻烦。 消除这种噪音是我们在这里所做工作的目的。

我们非常感谢您提供的任何建议。

您好、Brian、

TMUX7213 似乎正在从系统的其他部分（尤其是传感器）拾取噪声、但我知道它们只需部分负责。 要验证是否有任何噪声实际来自多路复用器、或者多路复用器是否刚刚通过现有噪声、建议 探测多路复用器的输入（源极）并将其与多路复用器的输出（漏极）进行比较。  

此致、
Katy

您好、Katy、

感谢您的帮助和耐心。

我觉得我已经证明 TMUX7213 是噪声源。 我没有在我连接的波形中展示、但在所有八个开关选择输入上使用 的选择信号会在产生振铃噪声的同时切换。 断开换能器连接后、噪音就会消失。 此外、如果我将驱动开关的输入保持开路（通过移除 10 欧姆串联电阻器）、则只要连接了传感器、TMUX7213 输入电源的电流消耗仍会变为高电平。 1 欧姆串联电阻器显示噪声的功率将流经 TMUX7213。

似乎驱动器内从一组输出切换到另一组输出（以及输入开关上从一组输入切换到另一组输入）会导致 U11 和 U12 出现瞬时电流浪涌。

我的同事根据一种理论、由于负载电容会在器件内产生 crowbar 电流、器件开关速度会缓慢。 这会导致接地反弹、然后传播到模拟输出、导致其输出 ping。 我认为、它的接地反弹是因为模拟输出或其源电源（与开关无关）上没有滤波或旁路量、所以极大地影响了噪声。 接地反弹是一个疼痛的对接。

如果确实是 Crowbar、则应该有办法来减小负载电容。 旁路是一个很好的主意、但它会过滤信号。 1K 下拉电阻会下拉过多电流、并且不会消除问题。 10K 有助于一点,但它不够。

我很乐意继续对话、如果您有更多想法、我很乐意倾听。

对于将来找到此线程的人、我们没有找到任何直接的解决方案。 我们不确定开关期间模拟开关突然消耗功率的机制是什么。

事实：

1、仅当大电容直接连接到开关的输出端时才会发生这种情况。 在本例中：超声波换能器。 断开它们的连接、问题就会消失。

2、电源由开关本身从电源中消耗的时间很短 (100 ns)。 请参阅上面的示波器捕获。 如果开关的输入悬空、也会发生这种情况。

3、多个品牌的模拟开关也会出现这种情况。

4. TMUX6213 比 TMUX7213 更差（基于一个小样本）,这使得它感觉与过程相关。

5、接收 TMUX 和传输 TMUX 都会造成问题。

缓解方法：

1.为 TMUX 的输出添加 1M 个上拉和下拉电阻、以便在未驱动信号时、将信号悬空至休眠状态。 这样可以防止在开关期间对线路充电。 这似乎对其他品牌的帮助大于对 TI 的帮助。

2.用电容器将回读开关与运算放大器输入隔离,以将运算放大器上的直流电压与开关解耦。 这样可以防止输入反向驱动传感器。 这与上拉和下拉电阻相结合、可将输出噪声降低约 70mV。

3.将 100 欧姆串联电阻器放在电源轨上的部件上。 这会在电流尖峰期间导致电源电压下降几伏、从而减少器件消耗的功率。 这会将输出端的噪声降低 100mV。 确保压降不会导致电源电压降至输入的休眠状态以下、否则可能会发生不良情况。 可能会出现魔法烟雾等

4.为差分对添加共模扼流圈以传输到容性负载。 我们使用一个 5.5K Ω@Ω 30MHz 器件。 电感器尺寸比阻抗更重要。 这也将我们的噪声降低了 100mV、与 100 欧姆串联电阻器结合使用时、功率尖峰导致的噪声降至小于背景噪声。

5、使用干净的隔离电源。 我们认为噪声会通过接地反弹传播、这意味着尽可能地上拉和下拉电源。 我们尝试了线性稳压器而不是开关、它有所帮助、但没有缓解问题。

我不认为这是一个解决方案、而是一个解决方案。 元件内部会发生一些时髦的事情。 研究这个问题对 IMO TI 非常有用。