TUSB215-Q1 USB 2.0高速信號調節(jié)器：技術解析與應用指南

在電子設計領域，USB高速信號的穩(wěn)定傳輸至關重要。TUSB215-Q1作為一款專門的USB高速（HS）信號調節(jié)器，能有效補償傳輸通道中的ISI信號損失，助力通過USB電氣合規(guī)性測試。下面，我們就來詳細了解這款器件。

文件下載：tusb215-q1.pdf

一、TUSB215-Q1特性亮點

1. 汽車級可靠性

TUSB215-Q1符合汽車應用要求，通過AEC-Q100標準認證。其器件溫度等級為2級，環(huán)境工作溫度范圍在 -40°C至105°C，能適應惡劣的汽車環(huán)境。同時，器件HBM分類等級為H1C，CDM分類等級為C3，具備良好的靜電防護能力。

2. 廣泛兼容性

與USB 2.0、OTG 2.0和BC 1.2兼容，引腳搭接或可通過I2C進行配置，為不同應用場景提供了靈活的解決方案。

3. 充電下行端口控制

作為USB BC1.2充電下行端口（CDP）控制器，支持LS、FS和HS信號傳輸，能在USB主機或集線器不具備此功能時發(fā)揮作用。

4. 低功耗設計

具有超低USB斷開和關斷功耗，在不同工作模式下，如高速活動、空閑、掛起，以及全/低速模式等，都能保持較低的電流消耗。

5. 信號優(yōu)化能力

支持長達5米的通道前或2米的通道后電纜長度，通過外部下拉電阻器實現四種可選交流升壓設置，結合直流升壓，可實現最佳信號完整性。

二、引腳功能與配置

1. 關鍵引腳功能

2. 配置要點

在非I2C模式下，DC_BOOST引腳的下拉和上拉電阻（至3.3V）需在22kΩ至47kΩ之間；SDA和SCL引腳的上拉電阻在I2C模式下應為4.7kΩ（5%）。若要更改AC和DC升壓設置，需對RSTN引腳進行切換操作，因為配置在電源開啟時被鎖存，之后輸入將被忽略。

三、規(guī)格參數詳解

1. 絕對最大額定值

超出這些絕對最大額定值的應力可能會對器件造成永久性損壞。

2. ESD額定值

人體模型（HBM）為+2000V，靜電放電（CDM）為+500V，顯示了器件在靜電防護方面的能力。

3. 推薦工作條件

4. 電氣特性

涵蓋了不同工作模式下的電流消耗，如高速活動、空閑、掛起，以及全/低速模式等，還有引腳的輸入輸出電壓、電流等參數。例如，高速活動電流在特定條件下典型值為18mA，最大值為30mA。

5. 開關特性

包括DxP/M的比特率、上升時間、下降時間，以及RSTN信號的最小脈寬、VCC穩(wěn)定時間和VCC斜坡時間等。

四、功能模式與工作原理

1. 功能模式

• 低速（LS）模式：自動檢測LS連接，不啟用信號補償，CD引腳置高。
• 全速（FS）模式：自動檢測FS連接，不啟用信號補償，CD引腳置高。
• 高速（HS）模式：自動檢測HS連接，根據DC_BOOST引腳配置和EQ引腳外部下拉電阻啟用信號補償，CD引腳置高。
• 關機模式：RSTN引腳置低時，設備禁用，USB通道仍可正常工作，但無信號補償和通道狀態(tài)指示。
• I2C模式：支持100kHz I2C，用于設備配置、狀態(tài)回讀和測試，通過特定寄存器進行操作。

2. 工作原理

TUSB215-Q1通過EQ引腳的外部電阻實現可編程信號AC升壓，微調設備性能，優(yōu)化信號以通過USB HS電氣合規(guī)測試。DC_BOOST引腳的三級輸入可配置DC升壓，克服電纜和走線的DC損耗。

五、應用與設計要點

1. 應用場景

主要用于恢復USB高速通道至USB連接器的信號完整性，適用于車用信息娛樂、筆記本電腦、臺式機、擴展塢、平板電腦、手機、有源電纜、電纜擴展器、背板、電視等領域。

2. 典型應用設計

在典型應用中，D2P和D2M面向USB連接器，D1P和D1M面向USB主機或集線器。設計時需注意以下要點：

• 電源供應：上電時，RSTN引腳和電源斜坡的相互作用可能影響數字電路設置。在電源斜坡穩(wěn)定到4.4V或更高之前，不應啟用設備。若無法通過微控制器或其他電路將RSTN引腳保持低電平，需在RSTN引腳到GND之間連接外部電容。
• 升壓設置：理想的AC和DC升壓設置取決于目標平臺的信號鏈損耗特性。一般建議從AC升壓等級0開始，逐步增加；DC升壓從等級1開始。更改設置后，需切換RSTN引腳使設備識別。
• 布局設計：為避免信號過孔，建議將高速走線與TUSB215-Q1放置在同一表層。布局應使用阻抗控制走線，以保持90Ω差分阻抗。

3. 測試程序

在構建USB高速眼圖時，需遵循特定的測試程序，根據主機端或設備端應用的不同，分別進行相應的配置、連接和操作。

六、總結

TUSB215-Q1作為一款高性能的USB高速信號調節(jié)器，在汽車和消費電子等領域具有廣泛的應用前景。電子工程師在設計過程中，需充分了解其特性、引腳功能、規(guī)格參數和應用要點，合理配置和布局，以實現最佳的信號完整性和系統(tǒng)性能。在實際應用中，你是否遇到過類似信號調節(jié)器的使用難題？又是如何解決的呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經驗和見解。