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(yīng)用簡介
任何系統(tǒng)的共同需求都是通過數(shù)字邏輯控制多個(gè)器件。系統(tǒng)繼續(xù)向低電壓節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移以節(jié)省電力。在這種趨勢下，使用與系統(tǒng)的控制邏輯本身不兼容的器件可能會(huì)因電路板尺寸和 BOM 數(shù)目而導(dǎo)致額外的系統(tǒng)成本。另外，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)使用更多元件也會(huì)使電源時(shí)序問題發(fā)生的幾率更高。使用對(duì)系統(tǒng)控制邏輯提供集成支持的器件可實(shí)現(xiàn)一種經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。
為了防止數(shù)字邏輯控制問題，系統(tǒng)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(guān)該邏輯標(biāo)準(zhǔn)，請(qǐng)參閱圖 1-1 。某些元件可能不符合這一標(biāo)準(zhǔn)，但 VIH < VOH 且 VIL > VOL 可確保系統(tǒng)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(hào)開關(guān)，系統(tǒng)則需要使用轉(zhuǎn)換器或如圖 1-2 中所示的外部轉(zhuǎn)換器。電壓域轉(zhuǎn)換是必要的，因?yàn)?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(zhuǎn)換器示例應(yīng)用
在圖 1-3 中，8:1 多路復(fù)用器擴(kuò)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(fù)用器之間需要 12 引腳（4 位）轉(zhuǎn)換器。通過將 4 位轉(zhuǎn)換器添加至 8:1 多路復(fù)用器，多路復(fù)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(fù)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(qǐng)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(zhuǎn)換器相關(guān)的任何電源時(shí)序要求中刪除了系統(tǒng)工作要求。
圖 1-4 集成 1.8V 邏輯的多路復(fù)用器或開關(guān)1.8V 邏輯的不同形式及其利弊權(quán)衡
1.8V 邏輯有不同的實(shí)現(xiàn)方式，但各有優(yōu)缺點(diǎn)。當(dāng)?shù)湫?CMOS 邏輯緩沖器的輸入不在電源軌上時(shí)，可以觀察到從器件電源到接地的擊穿電流。這是由于兩個(gè)晶體管都部分導(dǎo)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(guān)系1.8V 兼容型邏輯輸入
通過適當(dāng)?shù)膶?shí)現(xiàn)，可實(shí)現(xiàn) 1.8V 兼容輸入，同時(shí)將標(biāo)準(zhǔn) 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(shí)，擊穿電流仍然很低。當(dāng)輸入電壓處于電源軌時(shí)，ICC 最低。使用這種方法，不再需要外部轉(zhuǎn)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(guān)系固定的邏輯閾值
TMUX136 是一款高速 2:1 多路復(fù)用器，支持 1.8V 邏輯輸入的整個(gè)電源電壓范圍內(nèi)的固定閾值。采用這種方法時(shí)，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(quán)衡，此器件會(huì)消耗更高的靜態(tài)電流。
圖 1-7 固定閾值 ICC 與邏輯輸入電壓間的關(guān)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(shè)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(nèi)）。邏輯電源引腳有一個(gè)小的擊穿電流，但該擊穿電流最小。缺點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)此功能需要一個(gè)額外的引腳。
圖 1-8 單獨(dú)的邏輯電源引腳 ICC 與邏輯輸入電壓間的關(guān)系表 1-1 列出了備選器件建議。
| 器件 | 配置 | 關(guān)鍵特性 |
|---|---|---|
| TMUX1574 | 4 通道 2:1 | 關(guān)斷保護(hù)，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(guān)斷保護(hù)，低 CON (10pF)，低 RON (1.7Ω)，1.8GHz 帶寬 |
| TMUX1511 | 4 通道 1:1 | 關(guān)斷保護(hù)，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(guān)斷保護(hù)，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(hào)范圍，1.8V 兼容邏輯 |
| TMUX4052 | 2 通道 4:1 | ±12V 信號(hào)范圍，1.8V 兼容邏輯 |
| TMUX4053 | 3 通道 2:1 | ±12V 信號(hào)范圍，1.8V 兼容邏輯 |