TUSB211A USB 2.0 高速信號(hào)調(diào)節(jié)器：提升信號(hào)質(zhì)量的利器

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，USB 接口的信號(hào)傳輸質(zhì)量至關(guān)重要。尤其是在高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱?chǎng)景下，信號(hào)損失和干擾可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤、設(shè)備兼容性問題等。TUSB211A 作為一款 USB 2.0 480Mbps 高速信號(hào)調(diào)節(jié)器，為解決這些問題提供了有效的解決方案。本文將詳細(xì)介紹 TUSB211A 的特性、應(yīng)用、引腳配置、規(guī)格參數(shù)以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)，希望能為電子工程師們?cè)?a href="http://www.brongaenegriffin.com/soft/data/61-62/" target="_blank">設(shè)計(jì)相關(guān)產(chǎn)品時(shí)提供有價(jià)值的參考。

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一、TUSB211A 特性解析

1. 電源與功耗優(yōu)勢(shì)

TUSB211A 具有寬電源電壓范圍，從 2.3V 至 6.5V，這使得它在不同的電源環(huán)境下都能穩(wěn)定工作。同時(shí)，它擁有超低的 USB 斷開和關(guān)斷功耗，在節(jié)能方面表現(xiàn)出色。例如，在 USB 高速暫停模式下，其電流僅為 0.75 - 1.4mA，在關(guān)機(jī)模式下，功耗更是低至 60 - 115μA。

2. 信號(hào)調(diào)節(jié)能力

該器件采用專利設(shè)計(jì)，通過邊緣加速器加速 USB 2.0 高速信號(hào)的傳輸邊緣，并利用直流升壓功能提高靜態(tài)電平，有效補(bǔ)償傳輸通道中的交流損失（由于電容性負(fù)載）和直流損失（由于電阻性負(fù)載）。它還具有預(yù)均衡功能，可補(bǔ)償較長(zhǎng)電纜應(yīng)用中的碼間串?dāng)_（ISI）抖動(dòng)，且不會(huì)改變數(shù)據(jù)包計(jì)時(shí)或增加傳播延遲，從而顯著提高信號(hào)質(zhì)量。

3. 兼容性與擴(kuò)展性

TUSB211A 兼容 USB 2.0、On - The - Go (OTG) 2.0 和電池充電 (BC) 1.2 協(xié)議，支持低速、全速和高速信號(hào)傳輸。它與 TUSB211/212/214/216/217A 引腳兼容（3.3V），并且器件可通過菊花鏈連接用于高損耗應(yīng)用，最多可級(jí)聯(lián) 4 個(gè)器件，擴(kuò)展了其在不同場(chǎng)景下的應(yīng)用范圍。

4. 電纜支持能力

TUSB211A 支持長(zhǎng)達(dá) 5m 的電纜，通過外部下拉電阻器值可實(shí)現(xiàn)四種可選的信號(hào) EQ（邊沿升壓與直流升壓）設(shè)置。在特定條件下，還支持長(zhǎng)達(dá) 10m 的電纜和兩臺(tái) TUSB211A 器件，幫助系統(tǒng)通過 USB 2.0 高速近端眼圖合規(guī)性測(cè)試。

二、TUSB211A 應(yīng)用場(chǎng)景

1. 計(jì)算機(jī)與周邊設(shè)備

在筆記本電腦、臺(tái)式機(jī)或擴(kuò)展塢中，TUSB211A 可用于改善 USB 接口的信號(hào)質(zhì)量，確保高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。例如，當(dāng)連接外部存儲(chǔ)設(shè)備或高速外設(shè)時(shí)，能有效減少信號(hào)損失，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

2. 便攜式電子產(chǎn)品

平板電腦、手機(jī)等便攜式設(shè)備對(duì) USB 接口的性能要求較高。TUSB211A 可以在有限的空間內(nèi)，為這些設(shè)備提供高質(zhì)量的 USB 信號(hào)調(diào)節(jié)，同時(shí)滿足低功耗的需求。

3. 電視與顯示設(shè)備

在電視等顯示設(shè)備中，TUSB211A 可用于連接外部存儲(chǔ)設(shè)備、游戲手柄等 USB 設(shè)備，提升信號(hào)質(zhì)量，確保設(shè)備之間的穩(wěn)定通信。

4. 有源電纜與背板應(yīng)用

在有源電纜、電纜擴(kuò)展器和背板等應(yīng)用中，TUSB211A 能夠補(bǔ)償信號(hào)損失，延長(zhǎng)信號(hào)傳輸距離，提高系統(tǒng)的整體性能。

三、TUSB211A 引腳配置與功能

TUSB211A 采用 12 引腳的 X2QFN 封裝，各引腳具有不同的功能。以下是一些關(guān)鍵引腳的介紹：

1. EQ 引腳

用于通過外部下拉電阻選擇 USB 高速 EQ 級(jí)別，控制邊緣升壓和直流升壓。上電時(shí)采樣，不識(shí)別實(shí)時(shí)調(diào)整，浮空時(shí)自動(dòng)選擇 EQ LEVEL = 3。

2. ENA_HS 引腳

復(fù)位后為輸出信號(hào)，指示通道處于高速模式。在檢測(cè)到 USB - IF 高速測(cè)試夾具并傳輸 USB TEST PACKET 模式，或在 USB 復(fù)位后成功進(jìn)行 HS 握手時(shí)置高。

3. D2P 和 D2M、D1P 和 D1M 引腳

分別為 USB 高速正端口和負(fù)端口，用于信號(hào)的輸入和輸出。

4. RSTN 引腳

用于設(shè)備的禁用和啟用。低電平時(shí)設(shè)備處于復(fù)位和關(guān)機(jī)狀態(tài)，高電平時(shí)正常工作。建議連接 0.1μF 外部電容到地，以確保復(fù)位時(shí)電源干凈。

5. CD 引腳

復(fù)位后為輸出信號(hào)，指示是否有 USB 設(shè)備連接。檢測(cè)到設(shè)備連接時(shí)置高，檢測(cè)到斷開時(shí)置低。

四、TUSB211A 規(guī)格參數(shù)

1. 絕對(duì)最大額定值

包括電源電壓范圍、USB 數(shù)據(jù)電壓范圍、EQ 引腳電壓范圍等。例如，電源電壓范圍為 - 0.3V 至 7V，超出這些范圍可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備永久性損壞。

2. ESD 額定值

人體模型（HBM）為 ±2000V，帶電設(shè)備模型（CDM）為 ±750V，表明該器件具有一定的靜電防護(hù)能力。

3. 推薦工作條件

推薦的電源電壓為 2.3 - 6.5V，不同型號(hào)的工作溫度范圍有所不同，如 TUSB211A 為 0 - 70°C，TUSB211AI 為 - 40 - 85°C。

4. 電氣特性

涵蓋了不同工作模式下的電流、輸入輸出電壓和電流等參數(shù)。例如，在高速活動(dòng)模式和空閑模式下，電流為 22 - 36mA。

5. 熱信息

給出了不同封裝的熱阻參數(shù)，如 RWB（X2QFN）封裝的結(jié)到環(huán)境熱阻為 137.4°C/W，有助于工程師進(jìn)行散熱設(shè)計(jì)。

五、TUSB211A 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. EQ 設(shè)置與調(diào)整

理想的 EQ 設(shè)置取決于目標(biāo)平臺(tái)的信號(hào)鏈損失特性。建議從 EQ Level 0 開始，逐步遞增。為使 TUSB211A 識(shí)別 EQ 設(shè)置的變化，必須切換 RSTN 引腳，因?yàn)?EQ 引腳在上電時(shí)鎖定。

2. 器件放置位置

根據(jù)應(yīng)用目標(biāo)確定器件的放置位置。例如，若要通過 USB 近端眼圖測(cè)試，應(yīng)將器件靠近測(cè)量點(diǎn)（連接器）；若要通過 USB 遠(yuǎn)端眼圖測(cè)試，則應(yīng)靠近 USB PHY；若要級(jí)聯(lián)多個(gè) TUSB211A 以改善設(shè)備枚舉，應(yīng)放置在每個(gè) USB 互連的中間位置。

3. 電源供應(yīng)與布局

上電時(shí)，RSTN 引腳和電源斜坡的相互作用可能導(dǎo)致數(shù)字電路設(shè)置不正確。若無法通過微控制器或其他電路將 RSTN 引腳保持低電平直到電源斜坡穩(wěn)定，則需要在 RSTN 引腳和地之間連接外部電容。在布局方面，建議保持 90Ω 差分路由，以實(shí)現(xiàn)最佳的阻抗控制。

六、總結(jié)

TUSB211A 作為一款高性能的 USB 2.0 高速信號(hào)調(diào)節(jié)器，憑借其出色的信號(hào)調(diào)節(jié)能力、廣泛的兼容性、低功耗和良好的擴(kuò)展性，在眾多電子設(shè)備中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。電子工程師們?cè)谠O(shè)計(jì)相關(guān)產(chǎn)品時(shí)，可根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和需求，合理選擇 EQ 設(shè)置和器件放置位置，確保電源供應(yīng)和布局的合理性，以充分發(fā)揮 TUSB211A 的優(yōu)勢(shì)，提升產(chǎn)品的性能和可靠性。

你在使用 TUSB211A 進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)是否遇到過一些挑戰(zhàn)？你對(duì)它的哪些特性最感興趣呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和想法。