智能儀表正在徹底改變我們監控和管理能耗的方式。這些高級系統的核心是多路復用器。多路復用器在優化傳感器數據采集和信號路由方面發揮著至關重要的作用。在此概述文件中，探討了多路復用器在智能儀表中的主要用途，并重點介紹了輕松集成所需功能。

小尺寸多路復用器

因傳感器的數量和 PCB 面積因設計而異，因此，優化尺寸是溫度檢測中的一個關鍵問題。所幸 TI 能提供多種配置的小封裝產品，能為靈活設計助力。DYY、VQFN、X2SON 和 DSBGA 等封裝在尺寸上具有競爭優勢，且有多種配置和多個通道可選。

圖 1 封裝尺寸比較 - DYY 與傳統的 SOIC 封裝相比，能節省了 57% 的空間

智能儀表需要準確的溫度監測功能。多路復用器（如 SN74LV4051A）支持將多個溫度傳感器集成到單個 ADC 通道中。在此項設置中，能減少所需的 ADC 通道數量、簡化設計和降低成本。在典型應用中，熱電偶或 RTD （電阻溫度檢測器）等溫度傳感器連接到多路復用器輸入端。多路復用器可以使用控制邏輯依次選擇每個傳感器信號，并將信號路由到 ADC。在該過程，保證智能儀表內多個點的讀數準確，這對于保持性能和可靠性至關重要。請注意，各種傳感器的設計類似。在設計時，可以采用電流和電壓監測器等傳感器，但實現方式是相同的。

圖 2 實現典型的溫度傳感器

設計智能儀表時的注意事項

• 選擇封裝合適的多路復用器，以適配各種 PCB 尺寸和設計，避免受到空間限制。
• 所匹配的輸入信號范圍須小于或等于多路復用器電源電壓。大多數多路復用器僅支持最高電源電壓不超過提供給 mux 的電源電壓的信號。
• 選擇具有足夠帶寬和適當通道數的多路復用器，以便滿足應用需求。
• 選擇在整個應用溫度范圍內能滿足參數要求的多路復用器，以保持信號完整性。
• 斷電保護等功能可使器件的 I/O 在斷電時保持高阻態。

低泄漏、低導通電阻多路復用器

通過對多個傳感器的信號進行高效管理和處理，低泄漏多路復用器在流量計和超聲波燃氣表中發揮著至關重要的作用。在流量計中，TMUX9832 等高電壓和低泄漏多路復用器能同步處理多對傳感器的信號，從而提高測量響應能力和精度。為達成此目標，在不增加信號處理組件數量的情況下添加更多傳感器元件，提供更全面的流數據查看功能和更佳的噪聲濾除功能。在該應用中，在微控制器單元和傳感器通道之間傳輸和接受信號時，多路復用器能進行切換。利此切換功能，同一傳感器能發送和接收超聲波脈沖，以精確的測量燃氣流量。

在低電壓系統中，為達到類似效果，可使用多個 TS5A9411。此器件所提供的方案具備低 R_ON、低泄漏、低功耗及先斷后合特性，在 MCU 和兩個收發器之間高效且不失真地傳輸和接送信號時能進行切換。通過簡化傳感器的管理，多路復用器可以提高這些系統中的測量質量和可靠性。流量計和超聲波燃氣表中的多路復用器具備以下幾個重要優勢：

1. 通過同步處理多個傳感器的信號，提高測量準確度和精度。
2. 在不增加信號處理元件的情況下，通過添加更多傳感器來提高效率。
3. 傳感器管理和信號路由的靈活性。
4. 采用同一個傳感器發送和接收信號，從而簡化操作。

多路復用器是智能儀表功能不可或缺的一部分，配有高效的數據采集和信號路由功能。在溫度傳感器應用中，多路復用器可簡化將多個傳感器集成到單個 ADC 通道的這一過程，而在超聲波燃氣表中，多路復用器可精確控制發送和接收信號。這些優勢使多路復用器成為推動智能計量技術進步的關鍵元件。

圖 3 實現典型的超聲波燃氣表

設計注意事項

• 所匹配的輸入信號范圍須小于或等于多路復用器電源電壓。大多數多路復用器僅支持最高電源電壓不超過提供給 mux 的電源電壓的信號。
• 選擇具有足夠帶寬和適當通道數的多路復用器，以便滿足應用需求。
• 選擇相對較低的導通狀態電阻和低泄漏多路復用器，減少誤差并提高系統測量精度。
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