治精微推出具有双向过压保护的40 V多路复用器系列产品
2023年3月27日，上海
上海治精微电子有限公司（以下简称“治精微”），总部位于张江的高端模拟芯片方案供应商，宣布拓展信号链产品线，推出具有输入双向过压保护的40 V 多路复用器系列芯片。包括8：1多路复用器ZJG4438和双通道4：1多路复用器ZJG4439，后者非常适用于切换差分信号。它们可以广泛应用于过程控制 (PLC)、分布式控制系统 (DCS)、精密数据采集、自动测试设备 (ATE) 等场合，一般用在这些系统对外接口的最前端。它们和业界通用的封装、管脚排列完全兼容，见下图。客户可在已有解决方案中实现快速替换，无需做任何软、硬件修改便可获得更高的性能。这些产品均为国内首创，治精微成为全球第二家提供具备此特点的高压多路复用器的芯片供应商。
ZJG4438、ZJG4439管脚示意图
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与传统的继电器相比，高性能电子多路复用器ZJG4438、ZJG4439具有尺寸小、功耗低、易控制、切换速度快、使用寿命长的优点。大多数工业应用领域要求多路复用器能够处理±10 V以上的模拟信号，高压模拟开关不可或缺。目前国产多路复用器、开关通常达不到30 V以上等级，治精微及时推出本系列产品，更好地满足了广大工业客户的迫切需求。
高压多路复用器经常会在系统对外接口的最前端使用，所以需要它们在具备良好电气性能的同时，也要有很高的安全性和可靠性。出于此种考量，特别是为了保护后续敏感、昂贵的电子器件，系统设计师会要求多路复用器的输入端可以承受远超供电电压的故障信号。此外，由于系统和外部电路上电顺序的不可控，客户通常希望无论上电还是掉电状态，多路复用器都能保证其耐高压的特性。使用具备这种特性的多路复用器可大幅度简化系统设计和保护方案，使之尺寸更小、成本更低、鲁棒性更高、开发周期更短。ZJG4438和ZJG4439掉电时，开关自动处于关断状态，输入耐压高达 -45 V至 +55 V，而输入仅有nA级的漏电流，此耐压范围宽于国际竞品。±15 V供电时，开关关断状态，输入信号可达-60 V至+60 V，而输入电流仍为nA级漏电流，同时输出钳位在电源轨以内，此耐压范围远超国际竞品-40 V至+55 V的标称值。如下图所示，和国际竞品相比，ZJG4438和ZJG4439在同等故障偏置条件下，当输入电压超出电源轨时，不仅其漏电流更小，而且上电、掉电状态下都可承受更宽的输入电压范围，这样既有效保护了客户系统内部的敏感电路，也保护了外部的接口电路。
ZJG4438在掉电及上电关断状态下，输入电流与输入电压关系
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ZJG4438掉电状态的输入电流 |
ZJG4438 在±15 V供电，关断状态，输入电流 |
系统最前端的器件若发生“闩锁”现象（LATCH UP）通常会产生严重的后果，轻则需要整个系统重新启动，重则引起损毁。ZJG4438和ZJG4439保证全部管脚（包括输入、输出和逻辑控制管脚）都具有“免闩锁”特性，成功地解决了这个令人头疼的问题，简化系统设计及正常维护，进一步提高系统的可靠性。它们是国内首批具备此种特性的高压电子多路复用器和开关。
导通电阻是模拟开关和多路复用器的重要技术指标。ZJG4438和ZJG4439导通电阻的典型值为270欧姆，充分满足信号链的应用场景。一般而言，高压模拟开关的导通电阻随着输入信号电平的变化而变化，尤其是当输入电平接近电源轨时，导通电阻快速攀升，从而限制了可用模拟输入信号的范围。因此导通阻抗的平坦度成为衡量精密模拟开关的关键指标。如下图所示，经过精心设计，ZJG4438和ZJG4439比国际竞品的导通电阻平坦范围更宽，同样偏置条件下电阻变化更小，更加适用于精密测量的场合，比如可以帮助数据采集系统实现在更宽的输入信号范围内达到16位以上的测量精度。具体而言，±15 V供电，输入电压为±10 V时，ZJG4438平坦度指标，常温典型值为4 %、最大值为6 %，二者远优于国际竞品的典型值9 %，在拓展工业温度范围内（-40 ℃~ 125 ℃），ZJG4438平坦度最大值为8 %， 优于国际竞品最大值10 %。
ZJG4438导通电阻和输入电压的关系
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模拟开关和多路复用器的另一个重要直流指标是开关导通时的漏电流。它决定了数据采集模拟前端的测量精度。开关的漏电流越大，产生的测量误差越大，越不适合精密数据采集系统。下图展示了ZJG4438和ZJG4439导通时漏电流特性，±15 V供电下，输入电压为±10 V时，常温下典型值30 pA，-40 ℃~ 85 ℃最大值5 nA，-40 ℃~125 ℃最大值50 nA，非常适用于14、16和18位及以上高精度数据采集系统。
ZJG4438导通状态下漏电流
多路复用器和模拟开关在切换过程中，不可避免地会产生电荷注入现象，干扰输入信号，从而影响系统的整体线性度。电荷注入的绝对值越小，以及其受输入电压的影响越小，则其线性度越好。从下图可以看到，ZJG4438的电荷注入典型值为14.8 pC，在同等输入电压范围内，ZJG4438的电荷注入比较平坦，且总体变化仅为国际竞品的20 %。ZJG4438的这个优点为保证系统在整个输入范围内的高线性度奠定基础，这对于电机控制等闭环控制系统尤为重要。
ZJG4438电荷注入随输入电压的变化远优于国际竞品
ZJG4438和ZJG4439具备优良的切换速度，开启时间为165 nS，关断时间为127 nS。通道切换之间，保证关断先于开通(Break Before Make)。输入、输出在关断状态下隔离度为93.4 dB；通道之间串扰为110 dB；关断状态下，ZJG4438和ZJG4439的输入电容CS为2.6 pF，输出电容CD分别为5.8 pF和3.2 pF，二者仅为国际竞品的四分之一。它们的控制逻辑电平跟传统的CMOS、TTL兼容，且为并行接口，简单易用。ZJG4438和ZJG4439可采用双电源或者单电源供电，最高供电电压可达40 V，供电电流为80 µA，它们均为SOIC-16和TSSOP-16封装，为业界通用封装及管脚排列。
ZJG4438和ZJG4439的主要特点包括
高可靠性
ZJG4438和ZJG4439全部管脚都具有“免闩锁”特性。无论是上电还是掉电状态，其输入管脚可在高达-45 V至 +55 V的持续故障信号情况下提供自我保护，而且输入电流极小。这些特点在提高系统可靠性的同时，简化系统保护设计、降低生产和维护成本。
很宽输入信号范围内保持高性能
ZJG4438和ZJG4439的导通电阻平坦度、导通时的漏电流、切换时电荷注入平坦度都优于或近似于国际竞品。这些特点可以拓展系统的输入电压工作范围和提供极高的测试精度，这对于电机控制、数据采集和ATE等系统来说至关重要。
易用性
ZJG4438和ZJG4439是并行接口，且控制逻辑电平跟CMOS和TTL兼容，客户可以利用各种通用控制器实现控制。
ZJG4438和ZJG4439秉持治精微一贯高性能的信号链产品路线，和已发布的ZJC2000（18位 400 kSPS高精度ADC）系列产品，ZJC2541/3、ZJC2542/4（18位高精度1 MUPS DAC）系列产品，精密电压基准源ZJR1000（最高供电电压15 V，最大温度系数5 ppm/℃），ZJR1001/2、ZJR1003（最大温度系数5ppm/℃），40 V供电精密运放ZJA3000及40 V供电精密仪表放大器ZJA3620和ZJA3600系列产品配合，将更好地满足高精度信号处理系统的需求。治精微是全球业界少有的可提供高性能、完整精密信号链芯片解决方案的供应商。
样片
ZJG4438和ZJG4439产品现在可提供SOIC-16封装的样品，如需申请样片或订购可邮件至sales@zjwmicro.com或拨打021-68583600及18717852766，更多信息敬请访问www.zjwmicro.com。
关于“治精微”
上海治精微电子有限公司是一家高科技半导体公司，成立于2017年11月，总部设在上海张江，并有多个研发中心。公司致力于研发、制造、销售高端模拟芯片和混合信号芯片，专注于高端信号链路产品和方案，以产品的高性能、高可靠性和强大技术支持更好地为工业、汽车、通信及医疗等客户服务。公司致力打造世界一流、中国最好的高端模拟芯片方案供应商，大国重器，始自精微。
