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[FAQ] [参考译文] [FAQ]我应该将什么模拟开关/多路复用器用于GPIO扩展应用?

Guru**** 1139930 points
Other Parts Discussed in Thread: TMUX1136, TMUX6136, TMUX1109, TMUX1308, TMUX8108, MUX36S16
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/switches-multiplexers-group/switches-multiplexers/f/switches-multiplexers-forum/1095183/faq-what-analog-switch-multiplexer-should-i-use-for-gpio-expansion-applications

主题中讨论的其他部件:TMUX1136,TMUX6136,TMUX1109,TMUX1308,TMUX8108,MUX36S16

应用程序概述:

多路复用器的一种非常常见但非常强大的用途是用于需要更多GPIO引脚以扩展功能和实用程序的应用。 ADC和MCU通常受资源限制,多路复用器是帮助充分利用这些关键系统组件的绝佳方法。

由于目前的设计需要更多的传感器和输入来监控各种系统,因此ADC和MCU上附带的可用I/O变得越来越有限。 多路复用器通过提供此类应用程序成功所需的容量来解决此问题。 在本常见问题中,我们将探讨在这种情况下选择实施多路复用器以扩展给定系统的GPIO的好处和设计注意事项。

相关参数:

在选择使用多路复用器进行GPIO扩展设计时,需要考虑多个参数。

电压信号范围:

第一个也是最重要的是传感器或输入与下游ADC或MCU之间的信号范围兼容性。 大多数MCU只需要低电压输入(很可能<5V),而ADC可能需要中电压或甚至高电压输入采样,从而限制在这种情况下可以使用的多路复用器。 幸运的是,TI提供了非常广泛的多路复用器阵列,几乎可以处理任何操作信号范围,只需优先考虑特定于应用本身的几个关键参数即可。

接通电阻(RON)

除了信号范围外,接通电阻(RON)还可以在您的应用行为中发挥关键作用。 对于利用和ADC时经常出现的精密应用,RON可能会在处理中造成偏移误差,需要加以说明。 但是,TI的产品系列中有一些精密多路复用器,它们提供极低的RON,这使得多路复用器在系统中看起来基本上是不可见的。

接通电容(CON)

CON是多路复用器的另一个组件,也可能是应用程序中的关键参数。 通电容是确定输入传播到输出的速度,下降和上升时间,带宽以及对系统性能至关重要的其他定时参数的主要参数。 TI产品系列中有多路复用器,它们提供了极低的转换率,可实现极高的数据传输,在高速应用中极具吸引力。 但是,对于表现出更高条件的设备,设备可能无法快速驱动信号,这最终可能会限制应用程序可运行的带宽。 因此,在高速采样应用中,低转换对于确保在这些较高频率下实现最佳操作至关重要。

泄漏电流(离子/IOFF)

需要解决的另一个问题是设备可能存在的泄漏,尤其是在精密应用中。 对于进行非常精确测量的ADC,来自多路复用器的泄漏电流至关重要。 具有高漏电流的设备可能会导致大错误并导致系统出现问题。 以下公式可用于近似估计刚从多路复用器引入的误差量:

基本上,RON越高,泄漏越高,错误就越严重,这说明在这种应用中需要使用TI极低泄漏电流多路复用器。

充注(QINJ)

最后,电荷注入是一种与ADC或MCU配对时也会影响多路复用器性能的现象。 此参数描述通过切换多路复用器输出上显示的输入高或低而产生的电荷。 下面是一个示例:

可以看到的是,由于在切换事件之间充电的固有多路复用器电容,在切换器件输入时,会有波动传播到输出。 然后,一旦发生切换,多路复用器内部电容器将放电,导致输出上出现电压摆动。 这尤其不利于高频切换应用,因为ADC可以将这些波动记录为测量的一部分,从而导致系统不准确。

用于GPIO扩展的推荐多路复用器:

考虑到为这种应用选择多路复用器的所有考虑因素,TI提供了多种多路复用器,这些复用器专为GPIO扩展应用定制。 建议见下表

设备

配置

#Ch

输入信号电压范围

Ron (Ω)

漏电

电荷喷射(PC)

连接(pF)

带宽(MHz)

TMUX1136

2:1

5.5V

1.8

10 pA

-6.

20.

250

TMUX6136

2:1

16V,+/-16.5V

120

8 pA

-0.4

5.5

670

TMUX1109

4:1

5.5V

2.5

3件

-1

35.

155.

TMUX1308

8:1

1.

5.5V

59.

0.8uA

-6.5

15.

500

TMUX8108

8:1

1.

100V,+/-50V

38.

40 pA

-150

21.

200

MUX36S16

16:1

1.

36V,+/-18V

125.

3件

0.31

13.5

500