摘要
随着自动化测试和测量以及工厂自动化等诸多系统变得越来越小且成本越来越受限，缩小信号链有望实现成本节约。几乎每个系统都包含某种类型的开关，过去一直使用机械继电器。从性能的角度来看，这种实现可能很好，但要在尺寸、成本和可靠性方面做出重大权衡。在更现代的设计中，通常使用光继电器代替机械继电器。这些通常会对信号性能造成很小的影响，从而在提高可靠性的同时大幅缩减尺寸和成本。通过使用 TI 的集成型平缓导通电阻多路复用器（而非光继电器），可以进一步优化许多系统。在本应用手册中，我们将讨论这三种解决方案在性能、成本、尺寸和可靠性方面的差异。
虽然这三种器件可用于类似用途，但其内部设计却有很大不同。机械继电器通常由一个电感线圈和一个物理开关组成。当电流激励线圈时，线圈变为磁性，并将两块金属拉在一起。光继电器的运行方式类似，只不过使用 LED 代替线圈来驱动 MOSFET 的栅极开/关。多路复用器将多个驱动器和 MOSFET 集成到同一芯片上，并使用恒定电压源驱动栅极。因此，与光继电器和机械继电器相比，多路复用器节省了 PCB 空间。
图 1-1 等效电路（从左到右）：机械继电器、光继电器、多路复用器商标
Other TMs
1 尺寸要求
尺寸是集成多路复用器开关设计的主要优势之一。例如，在 16 通道系统中，需要 16 个 SPST (1:1) 继电器，占 >450mm 2 的电路板面积。这是未包含任何继电器驱动器 IC 的情况。与光继电器设计相比，用户可以看到尺寸要求明显降低。但是光继电器不能直接通过 GPIO 驱动，需要一个 LED 驱动器来控制每个开关的状态。这会增加设计尺寸、增加系统复杂性以及电源要求。TI 的多路复用器设计（例如 TMUX821x 和 TMUX7612）不需要任何其他 IC。每个单独的开关都可以通过具有 1.8V 逻辑电平 的标准数字引脚进行控制。因此，TI 的开关设计甚至比同类光继电器设计还要小。
图 1-1 16 通道、50V 设计尺寸比较（按比例绘制）
图 1-2 TMUXS7614D 顶部、TMUX7612/TMUX8212 中间、光继电器底部随着设计尺寸成为更大的问题，布线和布局成为主要考虑因素。下表将这三个选项的实际设计尺寸与布线进行了比较。您可以看到，虽然 TMUX7612 和光继电器的封装密度相似，但当考虑布线和布局时，节省的空间更为显著。TMUXS7614D 通过集成无源器件并优化引脚排列，节省了更多的空间。
TMUXS7614D |
TMUX7612 TMUX8212 |
光继电器 | |
|---|---|---|---|
| 封装总面积 | 2.5mm2/通道 | 4.0mm2/通道 | 4.2mm2/通道 |
| 总 PCB 面积 | 3.18mm2/通道 | 9.13mm2/通道 | 11.22mm2/通道 |
| 面积节省 | 129mm2（减少 70%） | 33.5mm2（减少 20%） | - |