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[FAQ] [参考译文] [常见问题解答] TI 模拟开关/多路复用器是否可以进行接地漂移?

Guru**** 608265 points
Other Parts Discussed in Thread: TMUX1101
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/1052724/faq-can-ti-analog-switches-multiplexers-be-ground-shifted

主题中讨论的其他器件:TMUX1101

通常有使用 TI 开关/多路复用器的系统无法访问传统和常见的电源轨、但设计人员仍需要为这些器件供电。 幸运的是、TI 开关/多路复用器允许进行接地漂移、这在尝试设计实用的电源方案时提供了极大的灵活性。 接地漂移可定义为将器件上的接地基准设置为非零电压、从而改变器件本身的工作点。 下面展示了一个示例、其中传统的5V 多路复用器(例如 TMUX1101)由15V 电源轨和连接到 GND 引脚的10V 电源轨供电。 这实际上仍然是5V 差分电压、器件在以下电压下不会损坏:

虽然在为此类器件供电的选项不多的情况下、这会很有用、但需要考虑几个注意事项。 第一个是输入高电平和输入低电平逻辑控制电压(VIH/VIL)。 在 TMUX1101示例中、下面概述了器件的建议运行条件和正确逻辑更改所需的 VIH/VIL 电平:

在5V 的正常工作条件下、TMUX1101需要至少1.49V 的电压才能注册为逻辑高电平、需要0.87V 或更低的电压才能注册为逻辑低电平。 现在、在上述接地漂移器件的情况下、这些条件会变为需要1.49V + VGND_Shift 的器件、即1.49V + 10V、从而导致 VIH 电平为11.49V (同样、VIL 需要为10.87V 或更低)。 如果地址或逻辑引脚连接到一个 MCU、而该 MCU 很可能无法切换该类型的电压、则这会特别成问题。 此外、这些开关/多路复用器也可能具有负基准电压。 为清楚起见、请参阅以下示例:

同样、电压差在规格(5V)范围内、以这种方式运行是完全可以接受的。 但是、逻辑电平现在将更改为1.49 +(-2.5)、从而使最小 VIH 为-1.01V、最大 VIL 为-1.63V。

在接地漂移应用中可能发生的另一个潜在风险是、如果电源/输入未仔细进行电源定序、可能会发生过压事件。 参考 VDD 为15V 且 GND 为10V 的示例、将连接到 GND 引脚的10V 电源设置为0V、然后再降低 VDD 电源将损坏器件(实际上会导致器件产生15V 差分电压):

此外、还需要断开输入电压、以确保在 VDD 断电时不会发生过压事件。

正确的断电顺序应如下所示:

  • 断开输入
  • 以相同的速率降低 VDD/GND、以确保其处于器件可接受的电压范围内。 在另一个完全损坏之前将其卸下。

相反、上电序列应如下所示:

  • 以相同的速率使 VDD/GND 上升、以确保它们处于器件可接受的电压范围内。 在另一个电容器完全损坏之前应用一个电容器可能会导致内部器件损坏。
  • 连接输入并确保它们介于正电源电压和 GND 电压之间(注意:当进行接地漂移时、开关/多路复用器只能传递电源轨和 GND 漂移电压之间的信号、大于或小于该值的任何信号都可能导致器件损坏)