探索TS3USBCA4 USB Type-C SBU多路復(fù)用器：特性、應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在當(dāng)今的電子設(shè)備中，USB Type-C接口的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，它不僅提供了高速數(shù)據(jù)傳輸，還支持多種功能的復(fù)用。而TS3USBCA4作為一款專門針對(duì)USB Type-C SBU信號(hào)的多路復(fù)用器，在其中扮演著重要的角色。今天，我們就來(lái)深入了解一下這款器件。

文件下載：ts3usbca4.pdf

一、TS3USBCA4概述

TS3USBCA4是德州儀器（TI）推出的一款無(wú)源4:1（TS3USBCA420）和3:1（TS3USBCA410）多路復(fù)用器。它主要用于將USB Type-C連接器端接到不同接口的SBU1/SBU2端子上的各種類型的差分或單端信號(hào)。這些信號(hào)可以是差分DisplayPort輔助（AUX）、模擬音頻MIC和AGND、PCIe差分時(shí)鐘或任何其他受支持的通用差分或單端信號(hào)。

二、特性亮點(diǎn)

2.1 通用多路復(fù)用能力

適用于0至3.6V差分或單端信號(hào)的通用多路復(fù)用器，具有很強(qiáng)的兼容性。用于AGND連接的60mΩ超低電阻$R_{ON}$，可實(shí)現(xiàn)低串?dāng)_性能，確保信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

2.2 出色的音頻性能

音頻路徑具有超低導(dǎo)通狀態(tài)電阻（$R_{ON}$）、低串?dāng)_和出色的總諧波失真（THD）性能。先斷后通功能防止在信號(hào)從一個(gè)通道傳輸?shù)搅硪粋€(gè)通道時(shí)產(chǎn)生信號(hào)失真，為音頻應(yīng)用提供了高質(zhì)量的保障。

2.3 高帶寬支持

高速路徑支持的帶寬高達(dá)500MHz，為DisplayPort AUX、PCIe時(shí)鐘和其他類似信號(hào)提供充分支持。這使得它能夠滿足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，適用于多種高速應(yīng)用場(chǎng)景。

2.4 寬電源電壓范圍和溫度范圍

具有2.4V至5.5V寬電源電壓范圍，用戶可以靈活地選擇使用單節(jié)電池、3.3V穩(wěn)壓器或VBUS供電。同時(shí)，它還提供面向商業(yè)和工業(yè)溫度范圍的選項(xiàng)，商業(yè)溫度范圍為0oC至70oC（TS3USBCA420和TS3USBCA410），工業(yè)溫度范圍為 -40°C至85oC（TS3USBCA420I和TS3USBCA410I），適應(yīng)不同的工作環(huán)境。

2.5 小尺寸封裝

采用1.8mm x 2.6mm、16引腳、0.4mm間距QFN封裝，節(jié)省了電路板空間，適合于便攜式設(shè)備的設(shè)計(jì)。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

TS3USBCA4的應(yīng)用非常廣泛，常見于以下設(shè)備中：

• 平板電腦和筆記本電腦：用于實(shí)現(xiàn)USB Type-C接口的多功能復(fù)用，如音頻傳輸、DisplayPort信號(hào)傳輸?shù)取?/li>
• 臺(tái)式機(jī)和游戲控制臺(tái)：支持高速數(shù)據(jù)傳輸和音頻功能，提升設(shè)備的性能和用戶體驗(yàn)。
• VR模塊和智能手機(jī)：滿足這些設(shè)備對(duì)小型化和高性能的要求，實(shí)現(xiàn)接口的集成和優(yōu)化。
• 顯示器：用于DisplayPort AUX信號(hào)的傳輸，確保高分辨率圖像的清晰顯示。

四、引腳配置與功能

TS3USBCA4的引腳配置和功能較為復(fù)雜，不同的引腳具有不同的作用。例如，VCC為電源引腳，需要靠近該引腳放置外部去耦電容；MIC_GND1/Ln1和MIC_GND2Ln2用于模擬音頻MIC/AGND信號(hào)連接到音頻編解碼器，也可作為通用VO使用；OEn為輸出使能引腳，低電平為正常操作，高電平為待機(jī)模式等。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求正確連接和配置這些引腳。

五、電氣特性與參數(shù)

5.1 絕對(duì)最大額定值

規(guī)定了器件在正常工作時(shí)的最大電壓、電流等參數(shù)范圍，如Vcc的供應(yīng)電壓范圍為 -0.5至6V，VIN DIFF的差分電壓為 -4至4V等。超過(guò)這些額定值可能會(huì)導(dǎo)致器件損壞，因此在設(shè)計(jì)時(shí)必須嚴(yán)格遵守。

5.2 電氣特性

包括不同電源電壓下的供應(yīng)電流、輸入輸出電壓、電阻、電容等參數(shù)。例如，在3V ≤VCC ≤3.6V時(shí)，供應(yīng)電流Icc典型值為45μA，最大值為70μA；在2.4V ≤VCC ≤5.5V時(shí)，相關(guān)參數(shù)也有相應(yīng)的規(guī)定。這些參數(shù)對(duì)于評(píng)估器件的性能和進(jìn)行電路設(shè)計(jì)非常重要。

5.3 開關(guān)特性和時(shí)序要求

規(guī)定了開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間、I2C時(shí)鐘頻率、數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)序等參數(shù)。例如，I2C時(shí)鐘頻率fscL最大為400kHz，開關(guān)ON時(shí)間和OFF時(shí)間等也有具體的要求。這些參數(shù)確保了器件在信號(hào)切換和數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

六、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

6.1 電源選擇

TS3USBCA4的寬電源電壓范圍為設(shè)計(jì)提供了靈活性，但在選擇電源時(shí)，需要考慮器件性能的參數(shù)變化、其他組件的電源范圍、配套設(shè)備的IO電壓水平以及成本等因素。例如，使用穩(wěn)壓的3.3V $V_{CC}$可以使TS3USBCA4的性能變化較小，但可能會(huì)增加系統(tǒng)成本和電路板面積。

6.2 配置模式選擇

有I2C-和pin-配置模式可供選擇。I2C配置模式更受青睞，因?yàn)樗梢詼p少微處理器所需的IO數(shù)量。但需要注意的是，在TS3USBCA420中，翻轉(zhuǎn)功能僅在$I^{2} C$ -配置模式下可用。同時(shí)，通過(guò)對(duì)I2C_EN進(jìn)行引腳綁定，可以選擇兩個(gè)I2C從地址，避免地址沖突。

6.3 布局設(shè)計(jì)

在布局設(shè)計(jì)時(shí)，$V_{CC}$引腳必須靠近器件放置去耦電容，通常推薦使用0.1μF和1μF的電容。要保持Type-C連接器的SBU1和SBU2引腳到音頻編解碼器的MIC_GND1和MIC_GND2引腳的總電阻低，以避免降低串?dāng)_性能。此外，應(yīng)將I2C和數(shù)字信號(hào)與音頻信號(hào)分開布線，防止耦合到音頻線上。

七、總結(jié)

TS3USBCA4作為一款功能強(qiáng)大的USB Type-C SBU多路復(fù)用器，具有多種優(yōu)秀的特性和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。在電子工程師的設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分了解其特性、引腳配置、電氣參數(shù)和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，能夠更好地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高性能、穩(wěn)定可靠的電路設(shè)計(jì)。同時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中，還需要根據(jù)具體的需求進(jìn)行合理的選擇和優(yōu)化，確保設(shè)計(jì)的成功。大家在使用TS3USBCA4的過(guò)程中，有沒(méi)有遇到過(guò)什么特別的問(wèn)題或者有什么獨(dú)特的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。