ZHCAAT6C June 2022 – July 2022 SN3257-Q1 , SN74CBTU4411 , TMUX1072 , TMUX1104 , TMUX1108 , TMUX1111 , TMUX1119 , TMUX1204 , TMUX1208 , TMUX1219 , TMUX1308 , TMUX1308-Q1 , TMUX136 , TMUX1511 , TMUX154E , TMUX1574 , TMUX1575 , TMUX4051 , TMUX4052 , TMUX4053 , TS3A24157 , TS3A24159 , TS3A27518E , TS3A44159 , TS3A4741 , TS3A4742 , TS3A4751 , TS3A5018 , TS3A5223 , TS5A12301E , TS5A21366 , TS5A22362 , TS5A22364 , TS5A22364-Q1 , TS5A22366 , TS5A23167 , TS5MP645 , TS5MP646
1 應用簡介
任何系統的共同需求都是通過數字邏輯控制多個器件。系統繼續向低電壓節點轉移以節省電力。在這種趨勢下，使用與系統的控制邏輯本身不兼容的器件可能會因電路板尺寸和 BOM 數目而導致額外的系統成本。另外，在設計系統時使用更多元件也會使電源時序問題發生的幾率更高。使用對系統控制邏輯提供集成支持的器件可實現一種經濟高效的解決方案。
為了防止數字邏輯控制問題，系統必須確保輸出高電平 (VOH) 邏輯輸出高于其所控制的輸入高電平 (VIH) 邏輯輸入。此外，邏輯輸出的輸出低電平 (VOL) 必須低于其所控制的邏輯輸入的輸入低電平 (VIL)。有關該邏輯標準，請參閱圖 1-1 。某些元件可能不符合這一標準，但 VIH < VOH 且 VIL > VOL 可確保系統正常工作。
圖 1-1 邏輯閾值如果在 1.8V 電壓軌上的處理器正在控制電源軌為 3.3V 且未集成有 1.8V 邏輯功能的信號開關，系統則需要使用轉換器或如圖 1-2 中所示的外部轉換器。電壓域轉換是必要的，因為 3.3V 器件的 VIH 高于控制該器件的 1.8V 處理器的 VOH。
圖 1-2 分立式 BJT 轉換器示例應用
在圖 1-3 中，8:1 多路復用器擴展了由 ADC 采樣的傳感器。如果沒有 1.8V 邏輯，則處理器和多路復用器之間需要 12 引腳（4 位）轉換器。通過將 4 位轉換器添加至 8:1 多路復用器，多路復用器的電路板面積增加了 25% 以上。
圖 1-3 沒有 1.8V 邏輯的 8:1 多路復用器通過選擇集成 1.8V 邏輯的器件，就可去除分立式元件，請參閱圖 1-4。這樣即使電源域不匹配，也可將處理器的邏輯控件直接連接到器件。不僅消除了元件的成本和布板空間，也從轉換器相關的任何電源時序要求中刪除了系統工作要求。
圖 1-4 集成 1.8V 邏輯的多路復用器或開關1.8V 邏輯的不同形式及其利弊權衡
1.8V 邏輯有不同的實現方式，但各有優缺點。當典型 CMOS 邏輯緩沖器的輸入不在電源軌上時，可以觀察到從器件電源到接地的擊穿電流。這是由于兩個晶體管都部分導通，形成了接地路徑，且 ICC 增加，如圖 1-5 中所示。示例器件是 TS5A2066，其 VIH 的輸入閾值為 VCC 的 70%，VIL 的輸入閾值為 VCC 的 30%，且并不是 1.8V 兼容邏輯。
圖 1-5 70% 或 30% 閾值 ICC 與邏輯輸入電壓間的關系1.8V 兼容型邏輯輸入
通過適當的實現，可實現 1.8V 兼容輸入，同時將標準 CMOS 緩沖器輸入中觀察到的擊穿電流降到最低。從圖 1-6 可知，與 TS5A2066 相比，仍在 3.3V 電源下工作時，擊穿電流仍然很低。當輸入電壓處于電源軌時，ICC 最低。使用這種方法，不再需要外部轉換器，而且還能保持低 ICC。
圖 1-6 1.8V 兼容 ICC 與邏輯輸入電壓間的關系固定的邏輯閾值
TMUX136 是一款高速 2:1 多路復用器，支持 1.8V 邏輯輸入的整個電源電壓范圍內的固定閾值。采用這種方法時，隨著邏輯輸入電壓的變化，ICC 幾乎沒有變化，如圖 1-7 中所示。作為一種權衡，此器件會消耗更高的靜態電流。
圖 1-7 固定閾值 ICC 與邏輯輸入電壓間的關系邏輯電源輸入引腳
另一種方法是使用具有輸入邏輯電源引腳 (VIO) 的 TS5A26542來設置輸入邏輯所需的電壓。由于邏輯緩沖器是由與輸入電壓匹配的電源軌供電，所以即使使用 3.3V 電源，VCC 引腳也沒有擊穿電流（如圖 1-8 中所示）（此次測量的 ICC 在 10nA 至 20nA 范圍內）。邏輯電源引腳有一個小的擊穿電流，但該擊穿電流最小。缺點是實現此功能需要一個額外的引腳。
圖 1-8 單獨的邏輯電源引腳 ICC 與邏輯輸入電壓間的關系表 1-1 列出了備選器件建議。
| 器件 | 配置 | 關鍵特性 |
|---|---|---|
| TMUX1574 | 4 通道 2:1 | 關斷保護，低 CON (7.5pF)，低 RON (2Ω)，高帶寬 (2GHz)，1.8V 兼容邏輯 |
| TMUX1575 | 4 通道 2:1 | 1.3mm × 1.3mm 封裝，1.2V 兼容控制輸入，關斷保護，低 CON (10pF)，低 RON (1.7Ω)，1.8GHz 帶寬 |
| TMUX1511 | 4 通道 1:1 | 關斷保護，低 CON (3.3pF)，低 RON (2Ω)，高帶寬 (3 GHz)，1.8V 兼容邏輯 |
| TS3A27518E | 6 通道 2:1 | 關斷保護，1.8V 兼容控制輸入 |
| TMUX1308 | 1 通道 8:1 | 1.8V 兼容控制輸入，注入電流控制 |
| TMUX4051 | 1 通道 8:1 | ±12V 信號范圍，1.8V 兼容邏輯 |
| TMUX4052 | 2 通道 4:1 | ±12V 信號范圍，1.8V 兼容邏輯 |
| TMUX4053 | 3 通道 2:1 | ±12V 信號范圍，1.8V 兼容邏輯 |