TUSB217A USB 2.0高速信號(hào)調(diào)節(jié)器：補(bǔ)償信號(hào)損失的利器

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，USB信號(hào)的傳輸質(zhì)量至關(guān)重要。尤其是在高速傳輸場(chǎng)景下，信號(hào)損失可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤、設(shè)備無(wú)法正常工作等問(wèn)題。德州儀器（TI）的TUSB217A USB 2.0高速信號(hào)調(diào)節(jié)器，為解決這些問(wèn)題提供了有效的解決方案。本文將詳細(xì)介紹TUSB217A的特性、應(yīng)用、功能及設(shè)計(jì)要點(diǎn)，幫助工程師更好地了解和使用這款產(chǎn)品。

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一、TUSB217A的特性亮點(diǎn)

1. 寬電源電壓范圍與低功耗

TUSB217A的電源電壓范圍為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)，它具有超低的USB斷開和關(guān)斷功耗，有助于降低系統(tǒng)的整體功耗，延長(zhǎng)設(shè)備的電池續(xù)航時(shí)間。

2. 信號(hào)調(diào)節(jié)與兼容性

該器件可提供USB 2.0高速信號(hào)調(diào)節(jié)，與USB 2.0、OTG 2.0和BC 1.2兼容，支持低速、全速和高速信號(hào)傳輸。這意味著它可以廣泛應(yīng)用于各種USB設(shè)備中，確保信號(hào)的穩(wěn)定傳輸。

3. 充電端口控制

集成了BC 1.2充電下行端口（CDP）和專用充電端口（DCP）的控制器，可按每個(gè)DCP/CDP引腳自動(dòng)變化，主機(jī)或器件無(wú)關(guān)。通過(guò)DCP/CDP引腳的設(shè)置，可以動(dòng)態(tài)選擇充電模式，滿足不同設(shè)備的充電需求。

4. 長(zhǎng)電纜支持與擴(kuò)展能力

支持長(zhǎng)達(dá)5m的電纜，通過(guò)外部下拉電阻器值可實(shí)現(xiàn)四種可選的信號(hào)增強(qiáng)（邊沿升壓與直流升壓）設(shè)置，通過(guò)上拉或下拉可實(shí)現(xiàn)三種可選的RX均衡設(shè)置，以補(bǔ)償高損耗應(yīng)用中的ISI抖動(dòng)。此外，支持長(zhǎng)達(dá)10m的電纜和兩臺(tái)TUSB217A器件，器件可通過(guò)菊花鏈連接用于高損耗應(yīng)用，擴(kuò)展了其在長(zhǎng)距離傳輸中的應(yīng)用能力。

二、TUSB217A的應(yīng)用領(lǐng)域

TUSB217A的應(yīng)用非常廣泛，包括但不限于以下領(lǐng)域：

• 計(jì)算機(jī)設(shè)備：筆記本電腦、臺(tái)式機(jī)或擴(kuò)展塢等，可提高USB信號(hào)的傳輸質(zhì)量，確保設(shè)備之間的數(shù)據(jù)穩(wěn)定交換。
• 便攜式電子產(chǎn)品：平板電腦、手機(jī)等，有助于解決長(zhǎng)電纜或高損耗傳輸路徑下的信號(hào)衰減問(wèn)題。
• 顯示設(shè)備：電視等，可提升USB接口的兼容性和信號(hào)質(zhì)量。
• 其他設(shè)備：有源電纜、電纜擴(kuò)展器、背板等，為這些設(shè)備提供信號(hào)調(diào)節(jié)功能。

三、TUSB217A的功能詳解

1. 信號(hào)補(bǔ)償原理

TUSB217A是第三代USB 2.0高速信號(hào)調(diào)節(jié)器，旨在補(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）。它采用了專利設(shè)計(jì)，通過(guò)邊緣加速器對(duì)USB 2.0高速信號(hào)的傳輸邊緣進(jìn)行加速，并通過(guò)直流升壓功能提高靜態(tài)電平。此外，還具有預(yù)均衡功能，可提高接收器的靈敏度并補(bǔ)償較長(zhǎng)線纜應(yīng)用中的碼間串?dāng)_（ISI）抖動(dòng)。而USB低速和全速信號(hào)特征不受TUSB217A的影響。

2. 不同模式下的工作狀態(tài)

• 低速（LS）和全速（FS）模式：TUSB217A會(huì)自動(dòng)檢測(cè)到LS或FS連接，此時(shí)不啟用信號(hào)補(bǔ)償，CD引腳置高，ENA_HS引腳置低。
• 高速（HS）模式：自動(dòng)檢測(cè)到HS連接后，會(huì)根據(jù)RX_SEN引腳的配置和BOOST引腳的外部下拉電阻啟用信號(hào)補(bǔ)償，CD和ENA_HS引腳均置高。
• 高速下游端口電氣合規(guī)測(cè)試模式：檢測(cè)到HS合規(guī)測(cè)試夾具后，進(jìn)入下游端口高速眼圖測(cè)試模式，CD引腳置低，ENA_HS引腳置高。
• 關(guān)機(jī)模式：當(dāng)RSTN引腳置低時(shí)，TUSB217A被禁用，DP、DM走線在關(guān)機(jī)模式下連續(xù)，USB通道仍可正常工作，但無(wú)信號(hào)補(bǔ)償，CD引腳無(wú)通道狀態(tài)指示。

3. I2C模式與寄存器配置

TUSB217A支持100 KHz I2C用于設(shè)備配置、狀態(tài)回讀和測(cè)試。通過(guò)I2C讀寫事務(wù)可訪問(wèn)7位從地址0x2C的CSR寄存器。在更改寄存器值之前，建議設(shè)置CFG_ACTIVE位，以確保設(shè)備正確啟動(dòng)進(jìn)入高速模式。

4. BC 1.2電池充電控制器

TUSB217A RWB的電池充電控制器功能始終啟用，支持CDP和DCP兩種充電模式，具體取決于DCP/CDP引腳的設(shè)置。當(dāng)DCP/CDP引腳置高時(shí)，支持CDP模式；置低時(shí)，支持DCP模式。該引腳可動(dòng)態(tài)控制，以適應(yīng)不同的充電場(chǎng)景。

四、TUSB217A的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 電源供應(yīng)與復(fù)位

在電源上電時(shí)，RSTN引腳與電源斜坡的交互可能導(dǎo)致數(shù)字電路設(shè)置不正確。因此，在電源斜坡穩(wěn)定到最低推薦電源電壓或更高之前，不應(yīng)啟用設(shè)備。如果無(wú)法通過(guò)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引腳與GND之間連接一個(gè)外部電容器，以將設(shè)備保持在低功耗復(fù)位狀態(tài)。

2. 參數(shù)設(shè)置與調(diào)整

理想的BOOST設(shè)置取決于目標(biāo)平臺(tái)的信號(hào)鏈損耗特性，建議從BOOST級(jí)別0開始，逐步增加到更高級(jí)別。RX靈敏度設(shè)置也類似，建議從低靈敏度級(jí)別開始，并預(yù)留必要的焊盤或連接以更改設(shè)置。為使TUSB217A識(shí)別BOOST設(shè)置的更改，必須切換RSTN引腳。

3. 布局與布線

雖然焊盤圖案的走線寬度與焊盤寬度匹配，但最佳阻抗控制仍取決于用戶自己的PCB疊層。建議在設(shè)備下方保持90 Ω差分布線，以確保信號(hào)的穩(wěn)定傳輸。

五、測(cè)試與驗(yàn)證

在進(jìn)行USB高速眼圖測(cè)試時(shí)，需要遵循特定的測(cè)試程序。對(duì)于主機(jī)端應(yīng)用，需要配置TUSB217A的BOOST設(shè)置，上電或切換RSTN引腳，使用SMA電纜連接示波器和USB-IF主機(jī)端測(cè)試夾具，使主機(jī)發(fā)送USB TEST_PACKET，執(zhí)行示波器USB合規(guī)軟件。對(duì)于設(shè)備端應(yīng)用，也有類似的測(cè)試步驟，但需要連接USB主機(jī)、USB-IF設(shè)備端測(cè)試夾具和USB設(shè)備，并確保設(shè)備端測(cè)試夾具配置到“TEST”位置。

六、總結(jié)

TUSB217A 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、寬電源電壓范圍、低功耗以及豐富的功能特性，為USB信號(hào)傳輸提供了可靠的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和需求，合理設(shè)置參數(shù)、優(yōu)化布局布線，并進(jìn)行充分的測(cè)試和驗(yàn)證，以確保設(shè)備的性能和穩(wěn)定性。希望本文能為工程師在使用TUSB217A時(shí)提供有益的參考。你在使用TUSB217A的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題？又是如何解決的呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。