探索TUSB1064：USB Type-C DP交替模式的卓越解決方案

在當(dāng)今高速數(shù)據(jù)傳輸和顯示技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代，USB Type-C接口憑借其多功能性和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)傳輸能力，成為了電子設(shè)備的主流接口之一。德州儀器（TI）的TUSB1064作為一款VESA USB Type-C?交替模式轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)開關(guān)，為實(shí)現(xiàn)高速USB 3.1和DisplayPort數(shù)據(jù)傳輸提供了出色的解決方案。本文將深入探討TUSB1064的特性、應(yīng)用、工作原理以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)，幫助電子工程師更好地了解和應(yīng)用這款產(chǎn)品。

文件下載：tusb1064.pdf

一、TUSB1064的特性亮點(diǎn)

1. 高速數(shù)據(jù)傳輸支持

TUSB1064支持高達(dá)10Gbps的USB 3.1第2代數(shù)據(jù)傳輸速率，以及高達(dá)8.1Gbps的DisplayPort 1.4（HBR3）數(shù)據(jù)傳輸速率。它可以實(shí)現(xiàn)USB 3.1第2代 + 2條DP 1.4信道或4條DP 1.4信道的傳輸，滿足了現(xiàn)代電子設(shè)備對(duì)高速數(shù)據(jù)和高清顯示的需求。

2. 超低功耗架構(gòu)

該器件采用超低功耗架構(gòu)，在不同工作模式下都能有效降低功耗。例如，在USB-only模式的U0狀態(tài)下，平均有源功耗僅為330mW；在Shutdown模式下，平均功耗更是低至0.7mW。這對(duì)于需要長(zhǎng)時(shí)間工作的設(shè)備來說，能夠顯著延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間。

3. 線性轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器與均衡功能

TUSB1064具有高達(dá)12dB的均衡功能的線性轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器，能夠補(bǔ)償由于線纜或電路板走線損耗產(chǎn)生的碼間串?dāng)_（ISI），確保信號(hào)的穩(wěn)定傳輸。它還能透明呈現(xiàn)DisplayPort鏈路訓(xùn)練，自動(dòng)進(jìn)行LFPS去加重控制，滿足USB 3.1認(rèn)證要求。

4. 靈活的配置方式

該器件可通過GPIO或I2C進(jìn)行配置，支持熱插拔功能，方便用戶在不同場(chǎng)景下進(jìn)行靈活使用。同時(shí)，它提供商業(yè)級(jí)（0oC至70oC）和工業(yè)級(jí)（–40oC至+85oC）兩種溫度范圍的選擇，適用于各種不同的工作環(huán)境。

5. 小尺寸封裝

TUSB1064采用4mm x 6mm、0.4mm間距WQFN封裝，體積小巧，節(jié)省了電路板空間，適合應(yīng)用于對(duì)尺寸要求較高的設(shè)備中。

二、應(yīng)用場(chǎng)景廣泛

TUSB1064的應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛，主要包括以下幾類：

1. 監(jiān)視器和HDTV

在監(jiān)視器和HDTV中，TUSB1064可以實(shí)現(xiàn)高速USB數(shù)據(jù)傳輸和高清DisplayPort視頻信號(hào)的轉(zhuǎn)接，為用戶提供清晰、流暢的視覺體驗(yàn)。

2. 投影儀

對(duì)于投影儀來說，TUSB1064能夠支持高分辨率的視頻輸入，確保投影畫面的質(zhì)量。

3. 擴(kuò)展塢

在擴(kuò)展塢中，TUSB1064可以將電腦的USB和DisplayPort信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)接和擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)多設(shè)備的連接和數(shù)據(jù)傳輸。

三、工作原理與功能模式

1. 功能框圖

TUSB1064的功能框圖展示了其內(nèi)部的信號(hào)處理和控制邏輯。它包含了多個(gè)接收線性均衡級(jí)別，用于補(bǔ)償信號(hào)損耗。通過EQ[1:0]、SSEQ[1:0]和DPEQ[1:0]等引腳，可以獨(dú)立控制每個(gè)通道的接收均衡增益。同時(shí)，它還具備I2C接口，用于進(jìn)行寄存器配置和數(shù)據(jù)傳輸。

2. 功能模式

GPIO模式

當(dāng)I2C_EN = “0”時(shí)，TUSB1064處于GPIO配置模式。在該模式下，通過CTL0、CTL1和FLIP等引腳的不同組合，可以實(shí)現(xiàn)不同的配置，如USB 3.1 only、2 Lane DP + USB 3.1或4 Lane DP等模式。

I2C模式

當(dāng)I2C_EN不等于“0”時(shí)，TUSB1064處于I2C模式。在該模式下，通過I2C接口可以對(duì)各種配置寄存器進(jìn)行讀寫操作，實(shí)現(xiàn)與GPIO模式相同的配置功能。同時(shí)，還可以通過I2C對(duì)接收均衡增益等參數(shù)進(jìn)行精確設(shè)置。

DisplayPort模式

TUSB1064支持多達(dá)四個(gè)DisplayPort通道，數(shù)據(jù)速率高達(dá)8.1Gbps。通過GPIO控制引腳CTL1或I2C寄存器CTLSEL1可以啟用DisplayPort功能。在AUX snooping功能啟用時(shí)，它可以根據(jù)AUX信號(hào)對(duì)DisplayPort通道進(jìn)行智能管理，以節(jié)省功耗。但需要注意的是，AUX snooping功能僅在I2C模式下支持。

USB3.1模式

TUSB1064可以根據(jù)物理層條件（如接收器終端、電空閑、LFPS和超高速信令速率）確定USB3.1接口的狀態(tài)，包括Disconnect、U2/U3、U1和U0四種模式。在不同模式下，器件的功耗和工作狀態(tài)會(huì)有所不同，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能和高效的數(shù)據(jù)傳輸。

四、設(shè)計(jì)要點(diǎn)與注意事項(xiàng)

1. 電源供應(yīng)

TUSB1064設(shè)計(jì)為使用3.3V電源供電。如果使用更高電壓的系統(tǒng)電源，需要使用電壓調(diào)節(jié)器將電壓降至3.3V。同時(shí)，應(yīng)使用去耦電容來減少噪聲，提高電源的穩(wěn)定性。建議在每個(gè)電源引腳使用0.1μF的電容。

2. 布局設(shè)計(jì)

在PCB布局設(shè)計(jì)中，需要注意以下幾點(diǎn)：

• RXP/N和TXP/N對(duì)應(yīng)該以90Ω的差分阻抗（±15%）進(jìn)行布線，并且要遠(yuǎn)離其他高速信號(hào)。
• 對(duì)內(nèi)部布線的長(zhǎng)度差應(yīng)控制在2mil以內(nèi)，每對(duì)之間應(yīng)至少間隔3倍的信號(hào)走線寬度。
• 盡量減少差分走線的彎曲，彎曲時(shí)左右彎曲的數(shù)量應(yīng)盡量相等，彎曲角度應(yīng)≥135度。
• 差分對(duì)應(yīng)在同一層布線，盡量減少過孔的數(shù)量，建議過孔數(shù)量不超過2個(gè)。
• 走線應(yīng)靠近接地平面，避免在平面分割處布線。

3. 配置與編程

TUSB1064可以通過I2C進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)更多的配置選項(xiàng)。在進(jìn)行I2C通信時(shí)，需要注意時(shí)鐘頻率、數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序等參數(shù)的設(shè)置。同時(shí)，要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景，合理設(shè)置接收均衡增益等參數(shù)，以確保信號(hào)的質(zhì)量。

五、總結(jié)

TUSB1064作為一款功能強(qiáng)大的USB Type-C DP交替模式轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)開關(guān)，具有高速數(shù)據(jù)傳輸、低功耗、靈活配置等諸多優(yōu)點(diǎn)。它為電子工程師在設(shè)計(jì)高速數(shù)據(jù)傳輸和高清顯示設(shè)備時(shí)提供了一個(gè)可靠的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，電子工程師需要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)需求，合理選擇工作模式、配置參數(shù)，并注意電源供應(yīng)和布局設(shè)計(jì)等要點(diǎn)，以充分發(fā)揮TUSB1064的性能優(yōu)勢(shì)。

你在使用TUSB1064的過程中遇到過哪些問題？或者你對(duì)這款產(chǎn)品還有哪些疑問？歡迎在評(píng)論區(qū)留言討論。