FSA201L10X_技术文档

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September 2012

FSA201 — USB2.0 带负信号功能的全速音频开关

产品特性

说明

.

3Ω 典型导通电阻

FSA201是一款双刀双掷(DPDT)复用器，它将低失真音

频与USB2.0全速(FS)开关路径结合在一起。

这种配置使音频和USB数据能够共享一个通用连接器端

口。

-3db 带宽 > 250MHz

低功耗

10-引脚 MSOP 和

该架构的设计旨在允许音频信号摆动到地电压以下。

这意味着通用USB和耳机插孔可用于个人媒体播放器和类

似的便携式外围设备。

10-引脚 MicroPak™ (1.6 x 2.1mm) 无铅封装

.

通用D+/R、D-/L端口断电保护

自动检测开关路径选择的V_BUS

由于USB2.0是便携设备共享数据路径的行业标准，所以

FSA221还具有V_bus检测能力。

应用

FSA201具有断电特性，以在V_BUS不存在时将电流消耗降

至最低。此断电电路仅供通用D+/R、D-/L端口使用。

典型应用包括便携式和消费电子应用（例如手机、数码相

机及带集线器或控制器的笔记本电脑）的开关。

.

手机、PDA、数码相机和笔记本

液晶显示器、电视和机顶盒

订购信息

器件型号

封装号码

MAC010A

MUA10A

包装说明

FSA201L10X

FSA201MUX

10-引脚 MicroPak，JEDEC MO-255，1.6 x 2.1mm

10-引脚 MSOP，JEDEC MO-187，3.0mm 宽

FSA201 Rev. 1.2.2

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Vbus

ASel

Switch Select

Control Circuitry

Vaudio

R

pd

D+

R

GND

D+/R

D-/L

D-

L

图1.

FSA201 模拟符号

引脚配置

Vbus

10

D+

1

10

9

Vbus

1

9

D+

D-

R

ASel

D-

R

2

3

ASel

D+/R

D-/L

2

3

8

7

8

L

4

5

D-/L

7

6

L

4

6

Vaudio

GND

Vaudio

5

GND

图2.

MicroPak™ 10-引脚

图3.

MSOP 10-引脚

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FSA201 Rev. 1.2.2

2

引脚描述

引脚号

名称

说明

1, 2

6

D+, D-

V_音频

R, L

USB 数据总线输入源

电源（音频）

3, 4

9

音频右和左输入源

A_SEL

存在 V _音频供应时，选择音频覆盖自动 USB 探测

电源 (USB) 和自动 USB 开关路径选择

10

8, 7

V_BUS

D+/R, D-/L USB 和音频通用连接器端口

真值表

1

A_SEL

V_音频

低

V_BUS

低

L, R

关断

打开

关断

打开

D+, D-

关断

打开

关断

打开

关断

打开

关断

低

高⁽²⁾

低

高⁽²⁾

低

高⁽²⁾

低

高

低

高⁽²⁾

低

高

高⁽²⁾

说明:

1. A_SEL-若无外部连接，内部电阻器将提供自动V_BUS探测。当 V_音频覆盖 USB 路径时，即使存在VBUS_{，将ASEL强制为高}

2. H - 为满足 USB2.0 V_BUS要求而定义的阈值和系统音频电源阈值（参见 DC 表）。

。

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3

功能说明

FSA201 是 USB 和音频开关的结合，可共享 USB

连接器 D+/D- 线路与立体音频编码解码输出。

开关已最优化，可实现全速 USB 信号，并且包含自动

V_BUS- 探测电路。当 USB

A_SEL引脚由接地电阻器在内部终止（典型值为

），并且无需标准超便携（手机、MP3或便携媒体

播放器）连接。 FSA201

V_BUS引脚电源不保证移除的应用中，使用A_SEL引脚，GPI

O 引脚可用于将全速 USB 模式转换成音频模式。

连接器（不是耳机）连接至超便携装置，开关将自动配置

以进行全速 USB 数据转换。

正常操作中，FSA201 V_BUS引脚必须直接连接至V_BUS或 >

3.8V的电源上，不能连接在控制低至3.6V的 LDO

或可能降至 3.8V

如果没有探测到V_BUS，但是存在_音频，开关将配置为低失

真音频转换路径。音频转换路径还处理负信号（低至 -

2V），从而消除对大耦合电容器的需求。

以下的V_bat生成电源（参见应用框图）。

在V_BUS为自动推进装置或V_BUS未移除的应用中，A_SEL

引

脚在软件控制下，提供切换至音频路径的能力。

应用框图

V_bus

3.0V - 3.6V

A_Sel

5V

V_audio

Switch Select

Control Circuitry

R

pd

D+

R

FS-USB

Source

GND

D+/R

D-/L

V_bus

USB

Mini-AB

Connector

D-

L

ID

Audio

CODEC

GND

图4.

应用框图

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4

绝对最大额定值

应力超过绝对最大额定值，可能会损坏设备。

在推荐的工作条件之上，该器件可能无法正常运行或操作，且不建议让器件在这些条件下长期工作。

此外，过度暴露在高于推荐的工作条件下，会影响器件的可靠性。绝对最大额定值仅是额定应力值。

符号

参数

最小值

最大值

单位

V

V_音频/ V_Bus电源电压

-0.5

6.0

D+, D-, D+/R, D-/L 引脚

V_BUS-7.0 V_BUS+0.3

V_音频-7.0 V_音频-0.3

V

V_SW

开关I/O电压³

右，左，引脚

V

A_SEL

I_IK

控制输入电压

-0.5

-50

6.0

V

输入箝位二极管电流

mA

USB

音频

USB

音频

50

250

100

500

+150

+260

10

I_SW

开关输入/输出（连续）电流

mA

峰值开关电流（脉冲间隔 1ms，占空比

<10%）

I_SWPEAK

T_STG

T_J

存储温度范围

-65

°C

最大结温

T_L

引脚温度（焊接，10 秒）

输入/输出至地

人体模式(JEDEC:

JESD22-A114)

ESD

全部其他引脚

8

kV

充电放电模式(JEDEC: JESD22-C101）

2

注意：

3. 当测量输入与输出二极管电流额定值时，该输入与输出可能超出负额定值。

推荐工作条件

推荐的操作条件表定义了真实器件的工作条件。指定推荐的工作条件，以确保设备的最佳性能达到数据表中的规格。

飞兆半导体建议不要超过推荐工作条件，也不能按照绝对最大额定值进行设计。

符号

V_音频

V_BUS

A_SEL

V_SW

T_A

参数

最低

2.7V

最大值

3.6V

电源电压

4.25V

5.50V

控制输入电压

开关I/O电压

工作温度

0V

V_音频

V_音频– 6.5V

-40°C

V_音频– 0.3V

85°C

_JA

热阻（大气）

MicroPak 10

330ºC / W（估计）

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5

直流电气特性

若无其他说明，所有典型值都在 25ºC 下测得。

T_A=- 40ºC 至 +85ºC

V_音频

(V)

符号

参数

条件

单位

最小典型最大

值

通用引脚

V_IK

V_IH

V_IL

I_IN

箝位二极管电压

2.7

I_IK=-18mA

-1.2

控制输入高电平

控制输入低电平

A_SEL输入高电流

2.5 至 3.6

3.6

1.3

-3

V

0.5

3

V_CNTRL=0V 至 3.6V

µA

电源关闭漏电流（公共端口

V_音频

=

公共端口(D+/R, D-/L)

I_关

1

仅为 D+/R, D-/L）

V_BUS=0V V_SW= 0V 至 5.5V

V_BUS=0V，5. 5V, D+/R，D-

端口 D+、D-

/L=0.3V，V_音频– 0.3V,D+，

D-，R，L=0.3V，V_音频– 0.3V

或浮动, 图14

I_开（关）

3.6

-50

10

50

nA

、R、L的断电漏电流

V_BUS=0V，5.5V, D+/R，D-

/L=0.3V，V_音频– 0.3V，

D+，D-，R，L=浮动, 图15

端口D+/R或者D-

/L的导通漏电流

I_NC（开）

3.6

-100

0

100

USB 转换路径

USB模拟信号范围

V_BUS(V)

3.6

6

V

Ω

V_D+/D-=0V，3.0V，I_开=-8mA

图6，图13

R_ONUSBFS 开关导通电阻⁽⁴⁾

4.25

3

(4，6)

∆ R_ONUSBFS Delta R_开

4.25

V_D+/D-=3V，I_开=-8mA

0.35

音频转换路径

V_音频(V)

V_音频

音频模拟信号范围

V_音频

1.0

V

– 6.5

V_L/R=-2V, 0V, 0.7V, V_音频-0.7V,

V_音频I_开=-100mA, V_BUS=0V

图5, 图13

R_ONAUDIO音频接通电阻⁽⁷⁾

2.7

0.5

Ω

(4)

∆ R_ONAudio音频 Delta R_ON

2.7

V_L/R=0.7V I_ON=-100mA

0.01

0.10

0.35

Ω

RFLAT（

V_L/R=-2V, 0V, 0.7V, 2V, 2.7V

I_ON=-100mA

音频 R_开平整度⁽⁵⁾

音频）

说明:

4. ∆ R_ON=R_{ON max}– R_{ON min}，在相同 V_CC、温度和电压下进行的测量。最糟情况信号路径、音频或 USB 通道特点。

5. 平整度定义为在指定工作范围以内通态电阻最大值与最小值之间的差；

6. 由产品特性保证，未经生产测试。

7. 在指定通过电流下，开关导通电阻决定于通过开关指定电流的A和B引脚之间的电压差。

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6

直流电气特性 (续)

若无其他说明，所有典型值都在 25ºC 下测得。

T_A=- 40ºC 至 +85ºC

V_音频

符号

参数

条件

单位

最小典型最大

(V)

值

电源

V_busth

V_BUS阈值电压

V_音频阈值

3.2

0.5

3.8

1.5

V

V_audioth

ICC_（音频静态电源电流（音

3.0

V_ASEL=0 至 V_音频，I_OUT=0

10

20

µA

频）

）

ICC(VBU 静态电源电流

V_ASEL=0 至 V_音频, I_OUT=0

S)

(V_BUS

)

V_BUS=5.5V

V_ASEL=2.6V, V_BUS=浮动

V_ASEL=1.8V, V_BUS=浮动

15

18

提高各控制电压的

ICCT

µA

I_CC电流和V_CC

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7

交流电气特性

若无其他说明，所有典型值都在V_音频=3.3V、V_BUS=5.0 且25ºC下测得。

T_A=- 40°C 至 +85°C

V_音频/V_BUS(V)

符号

参数

条件

单位

μ s

最小值典型值最大值

V_{D+/R, D-/L}=1.0V

R_L=50Ω , C_L=50pF

图16, 图18

开机时间 V_音频

↑

t_ONAUDIO1

V_BUS= 0V

V_AUDIO=2.7

10

1

至输出

V_{D+/R, D-/L}=1.0V

关机时间VBUS↑

至输出

=

t_OFFAUDIO1

t_ONAUDIO2

t_OFFAUDIO2

t_ONAUDIO3

t_ONUSB

R_L50Ω , C_L=50pF

μ s

促进 V_BUS

↑

图16, 图18

V_{D+/R, D-/L}=1.0V

R_L=50Ω , C_L=50pF

图16, 图17

V_BUS=4.25V

V_音频=2.7

开机时间ASEL至输出

关机时间A_SEL至输出

V_{D+/R, D-/L}=1.0V

R_L=50Ω , C_L=50pF

图16, 图18

V_BUS=4.25V

V_音频=2.7

1

V_{D+/R, D-/L}=1.0V

R_L=50Ω , C_L=50pF

图16, 图17

开机时间

V_音频=2.7

10

V_BUS↓ 至输出

V_{D+/R, D-/L}=1.0V

R_L=50Ω , C_L=50pF

图16, 图18

开机时间V_USB

↑

↓

V_音频= 2.7

至输出

V_{D+/R, D-/L}=1.0V

R_L=50Ω , C_L=50pF

图16, 图18

关机时间V_USB

t_OFFUSB

V_音频=2.7

10

μ s

ns

至输出

R_L=50Ω , C_L=50pF

t_PDUSB

USB开关传输延迟⁽⁸⁾

断开-隔离 - USB

0.25

V_BUS=4.25V 图19

f=6MHz, R_T=50Ω ,

V_音频=2.7

OIRR_USB

C_L=0pF

-55

dB

V_BUS=4.25V

图8, 图24

f=6MHz, R_T=50Ω ,

C_L=0pF

V_音频=2.7

OIRR_A

断开-隔离 - 音频

-37

-49

dB

V_BUS=4.25V

图7, 图24

f=6MHz, R_T=50Ω ,

C_L=0pF

V_音频=2.7

Xtalk_USB

非相邻通道串扰 - USB

V_BUS=4.25V

图10, 图25

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8

T_A=- 40°C 至 +85°C

V_音频/V_BUS(V)

符号

参数

条件

单位

最小值典型值最大值

f=6MHz, R_T=50Ω ,

C_L=0pF

V_音频=2.7

XtalkA

非相邻通道串扰 - 音频

-39

dB

V_BUS=4.25V

图9, 图25

R_T=50Ω , C_L=0pF,

信号 0dBm

V_音频=2.7

BW

-3db 带宽

400

MHz

V_BUS=4.25V 图11, 图12,

图23

f=20Hz to 20kHz,

V_音频=2.7

V_BUS=0V

THD

总谐波失真度

R_L=32Ω , V_R,L=2V_pp

图28

0.05

-56

%

f=217Hz 开 V_音频

V_R,L=1.0V, R_T=32Ω ,

V_Ripple=600mV_pp

V_音频=3.3

V_BUS=0V

电源电压抑制比电源抑制比

dB

注意：

8. 由产品特性保证，未经生产测试。

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9

全速 USB 相关的交流电气特性

T_A=-40ºC 至 +85ºC

单

位

符号

参数

V_音频/ V_BUS(V)

条件

最小

值

典型最大值

值

t_R=t_F=12ns

V_音频=2.7V

V_BUS=4.25V

(10-90%)，当 6MHz

C_L=50pF, R_L=50Ω

图20 时, 图21

t_SK(o)

通道间相位差⁽⁹⁾

150

1.6

ps

ns

t_R=t_F=12ns

在相同输出下，反向 V_音频=2.7V

(10-90%)，当 6MHz

C_L=50pF, R_L=50Ω

图20 时, 图21

t_SK(P)

转换的时滞⁽⁹⁾

V_BUS=4.25V

R_L=50Ω , C_L=50pF,

t_R=t_F=12ns

V_音频=2.7V

T_J

总抖动⁽⁹⁾

V_BUS=4.25V

(10-90%)，需 12Mbps

(PRBS=2¹⁵– 1)

注意：

9. 由产品特性保证，未经生产测试。

电容值

T_A=-40ºC 至 +85ºC

符号

参数

V_音频/ V_BUS(V)

条件

单位

最小值典型值最大值

V_音频=2.7V

C_{IN (ASEL)}控制引脚输入电容 (A_SEL

)

V_Bias=0.2V

2.5

25

pF

V_BUS=4.25V

V_音频=2.7V

V_BUS=4.25V

A_SEL=0V

V_Bias=0.2V, f=6MHz

图27

D+/R, D-

CON(D+/R,

(C_ONUSB

)

/L（公用端口），

D-/L)

pF

V_音频=2.7V

V_BUS=4.25V

A_SEL=2.7V

根据电流容量

V_Bias=0.2V, f=6MHz

29

图27

(C_ONAudio

)

V_音频=2.7V

V_BUS=4.25V

A_SEL=2.7V

COFF(D+, USB 输入源

f=6MHz, 图26

5

pF

D-)

断电容

V_音频=2.7V

V_BUS=4.25V

A_SEL=0V

音频输入源

断电容

C_OFF(R/L)

f=6MHz, 图26

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10

典型特性

图5.

R_开音频特征（R_开音频 R, V_音频=2.7V）

图6.

R_ONUSB 特征 (R_ONUSB D+)

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典型特性（续）

1

0

10

100

1000

-10

-20

-30

-40

-50

-60

-70

-80

Frequency (MHz)

图7.

VCC (VAUDIO)=2.7V时，断开-隔离（音频）特性，频率响应

1

10

100

1000

0

-10

-20

-30

-40

-50

-60

-70

-80

-90

-100

Frequency (MHz)

图8.

VCC (VBUS)=4.25V时，断开-隔离 (USB) 特性，频率响应

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12

典型特性（续）

1

10

100

1000

0

-10

-20

-30

-40

-50

-60

-70

-80

-90

-100

Frequency (MHz)

图9.

V_CC(V_音频)=2.7V时，非相邻通道间串扰（音频）特性

图10.

V_CC(V_总线)=4.25V时，非相邻通道间串扰(USB)特性

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典型特性（续）

图11.

C_L=0pF, V_CC(V_AUDIO)=2.7V时，带宽特性，频率响应

图12.

V_CC(V_音频)=2.7V时，带宽特性，频率响应

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14

测试框图

图13.

导通电阻

图14.

关断漏电流

图15.

导通漏电流

图16.

交流测试电路负载

图17.

开通/关断波形(A_SEL

)

图18.

开启 / 断开波形 (USB/音频)

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测试框图(续)

t_RISE= 12ns

t_FALL= 12ns

t_RISE= 12ns

t_FALL= 12ns

3V

90%

50%

90%

50%

90%

50%

90%

50%

Input– V_D+/D-

10%

50%

10%

50%

GND

V_OH

Output- V_OUT

V_OL

Output- V_OUT

V_OL

50%

t_pLH

50%

t_pLH

t_pHL

图19.

USB 开关传播延迟波形

图20.

脉冲偏斜： t_SK(P)=| t_PHL– t_PLH

|

t_RISE= 12ns

t_FALL= 12ns

3V

90%

50%

90%

50%

Input– V_D+/D-

10%

V_OH

10%

50%

GND

Output1- V_OUT

V_OL

50%

t_pLH1

t_pHL1

t_{sk (o)}

V_OH

Output2- V_OUT

V_OL

50%

t_pLH2t_pHL2

图21.

输出偏斜： t_SK(O)=| t_PLH1– t_PLH2| or | t_PHL1– t_PHL2

图22.

|

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测试框图(续)

Network Analyzer

R

S

V

IN

V

GND

S

GND

V

V_CNTRL

GND

OUT

GND

R

T

V_CNTRL= fn (V

audio

and V

)

bus

GND

R_Sand R_Tare functions of the application

environment (see AC Tables for specific values )

图23.

USB 带宽

图24.

通道的关断隔离

图25.

非相邻通道间串扰

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测试框图(续)

Dn or R/L or D+/R or D-/L

Capacitance

Meter

V_CNTRL= fn (V_AUDIOandV_BUS

)

Dn or R/L or

D+/R or D-/L

f = 6MHz

图26.

通道关断电容

Dn or R/L or

D+/R or D-/L

Capacitance

Meter

)

V_CNTRL= fn (V

andV

bus

audio

f = 6MHz

Dn or R/L or

D+/R or D-/L

图27.

通道导通电容

Audio Analyzer

R

S

V

IN

V

GND

S

GND

V

V_CNTRL

GND

OUT

R

T

V

_CNTRL= fn (V

and

)

audio

Vbus

GND

R_Sand R_Tare functions of the application

environment (see AC Tables for specific values)

图28.

总谐波失真度

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物理尺寸

0.10

C

2.10

A

2X

1.62

B

KEEPOUT ZONE, NO TRACES

OR VIAS ALLOWED

(0.11)

0.56

1.12

1.60

PIN1 IDENT IS

2X LONGER THAN

OTHER LINES

0.10

C

10X

(0.35)

(0.25)

2X

10X

0.50

TOP VIEW

RECOMMENDED LAND PATTERN

0.55 MAX

0.05 C

0.05

0.00

(0.20)

C

0.35

0.25

SIDE VIEW

(0.15)

D

DETAIL A

(0.36)

0.35

0.25

0.65

0.55

0.35

0.25

DETAIL A 2X SCALE

1

4

0.56

NOTES:

10

5

A. PACKAGE CONFORMS TO JEDEC

REGISTRATION MO-255, VARIATION UABD .

B. DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS.

C. DIMENSIONS AND TOLERANCES PER

ASME Y14.5M, 1994.

D. PRESENCE OF CENTER PAD IS PACKAGE

SUPPLIER DEPENDENT. IF PRESENT IT

IS NOT INTENDED TO BE SOLDERED AND

HAS A BLACK OXIDE FINISH.

(0.29)

0.35

6

9

9X

0.25

0.50

0.25

0.15

9X

1.62

0.10

0.05

C

A B

ALL FEATURES

E. DRAWING FILENAME: MKT-MAC10Arev5.

BOTTOM VIEW

图29.

10-Lead MicroPak™

号码腔

封装标志符

磁带部分

型腔状态

封带状态

密封

空白段（始点终点）

载体

125（典型值）

5000

空

装满

空

L10X

密封

空白片尾（插孔末端）

75 （典型值）

密封

封装图纸是作为一项服务而提供给考虑选用飞兆半导体产品的客户。具体参数可进行改动，且无需做出相应通知。

请注意图纸上的版本和/或日期，并联系飞兆半导体代表核实或获得最新版本。

封装规格并不超出飞兆公司全球范围内的条款与条件，尤其指保修，保修涉及飞兆半导体的全部产品。

随时访问飞兆半导体在线封装网页，可以获得最新的封装图:

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如需目前的卷带和卷盘规格，请访问飞兆半导体的在线封装网页：

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物理尺寸

图30.

8-引脚小尺寸封装(MSOP)

磁带尺寸

A

B

C

D

N

W1

W2

W3

13

0.059

(1.5)

0.512

(13)

0.795

(20.2)

7.008

(178)

0.448

(12.4)

0.724

(18.4)

0.486-0.606

(11.9-15.4)

(12mm)

(330)

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请经常访问飞兆半导体在线封装网页，以获取最新封装方面内容：

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有关目前磁带和卷盘规格，请访问飞兆半导体在线封装区域：

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型号：	FSA201L10X
厂家：	ONSEMI
描述：	多媒体、USB2.0 及音频开关开关光电二极管输出元件
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FSA201L10X [ONSEMI]

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