TUSB2E11 USB 2.0 - eUSB2 中繼器：特性、應用與設計要點

在當今的電子設備中，USB 接口的應用無處不在。而 TUSB2E11 作為一款 USB 2.0 - eUSB2 中繼器，為 USB 信號的傳輸提供了可靠的解決方案。本文將詳細介紹 TUSB2E11 的特性、應用場景以及設計過程中的注意事項。

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一、TUSB2E11 關鍵特性

兼容性與信號處理

TUSB2E11 兼容 USB 2.0 和 eUSB2（1.2 版），支持低速、全速、高速信令，并且具有 20ps 卓越高速總抖動的出色表現。這意味著它能夠在不同的信號速率下穩定工作，為數據傳輸提供了高質量的保障。同時，它還具備寄存器訪問協議接收器功能，支持主機和器件模式，是一款雙重角色器件。

配置靈活性

該器件提供了多種配置選項。它可以通過自動檢測 I2C 或自舉引腳選項進行配置。其中，三個自舉引腳用于 USB 2.0 高速通道補償設置，而 I2C 器件接口則支持更多的配置方式，滿足了不同應用場景的需求。

器件變體與功能支持

TUSB2E11 有不同的器件變體，包括 eUSB2 1.0V 或 1.2V 信令接口，適用于不同產品外形尺寸的 eUSB2 布線損耗補償水平。它還支持 1.2V 或 1.8V I2C 接口，以及可選電池充電和檢測功能，如 BC 1.2 CDP 或 DCP 分頻器模式廣播，并且支持數據感知 USB Type - C? 兼容 BC 1.2 SDP、CDP 和 DCP 分頻器模式檢測，以及充電器廣播或檢測之間的雙重角色自動切換。此外，它還支持 CTA - 936 USB Carkit UART，支持自動恢復 ECR 以及 L2 中斷恢復模式，同時提供可選 GPIO，如中斷 GPIO2、調試、I2C ? GPIO0/1，方便用戶進行調試和控制。

二、應用場景廣泛

TUSB2E11 的應用場景非常廣泛，涵蓋了筆記本電腦、臺式機、手機、平板電腦、可穿戴設備以及便攜式電子產品等。在這些設備中，它可以有效地解決 USB 信號傳輸過程中的問題，提高數據傳輸的穩定性和可靠性。

三、詳細說明與技術要點

工作模式與功能

TUSB2E11 支持器件和主機模式，能夠處理 USB 低速（LS）、全速（FS）和高速（HS）信號。它采用了多項專利設計，具有強大的互操作性、性能和電源管理能力。對于沒有 I2C 接口的系統，它提供了 8 個單獨的設置，帶有三個適用于高達 20Ω 的 USB 2.0 通道等效串聯電阻（ESR）的自舉引腳。同時，器件變體可用于高達 10 英寸的不同級別的 eUSB2 布線長度補償。I2C 接口則可以提高靈活性，支持微調器件的 RX 均衡性和 TX 振幅、壓擺率和預加重，以通過電氣合規性測試并補償通道損耗。

引腳配置與功能

TUSB2E11 的引腳配置豐富多樣，不同的引腳具有不同的功能。例如，VDD3V3 和 VDD1V8 分別提供 3.3V 和 1.8V 電源電壓，VSS 為接地引腳。RESETB 為有源低電平復位引腳，在釋放該引腳后，中繼器將被啟用并進入 eUSB2 默認模式，等待來自 eDSPr 或 eUSPr 的配置。SCL 和 SDA 用于 I2C 通信，不同的電平組合可以實現不同的工作模式。GPIO0、GPIO1 和 GPIO2 則具有多種功能，如在不同模式下用于 USB PHY 調諧、電池充電器檢測、UART 模式控制等。

電氣特性與性能指標

在電氣特性方面，TUSB2E11 具有明確的參數要求。例如，在電源方面，不同模式下的功率消耗有不同的最大值。在數字輸入輸出方面，不同變體的高低電平輸入輸出電壓也有相應的規定。在 USB 和 eUSB2 相關的參數方面，如阻抗、電容、輸出電平、輸入靈敏度等也都有具體的數值范圍。這些參數為設計人員在進行電路設計時提供了重要的參考依據。

工作模式詳細介紹

• 中繼器模式：在該模式下，TUSB2E11 能夠重復高速數據包，但在處理過程中會有一定的規則。例如，從 eUSB2 到 USB 2.0 或從 USB 2.0 到 eUSB2 重復高速數據包時，HS SOP 最多可截斷 4UI，并且在不同方向上引入的隨機 dribble 比特數量也有所不同。
• 電源關閉模式：通過將 RESETB 引腳置為低電平，可以將器件置于最低功耗模式。
• 禁用模式：通過 I2C 設置 DISABLE 位，可以禁用中繼器。
• UART 模式：在 I2C 模式下，GPIO0 可用于控制 Carkit UART 模式。當 APU 或 SoC 未上電或固件未加載時，GPIO0 為低電平，啟用 UART 模式，允許通過 USB 端口訪問 APU 或 SoC 調試接口。
• 自動恢復 ECR 模式：該模式下，TUSB2E11 在 L1/L2 模式下支持可選的主機中繼器自動恢復功能，通過在 D + /D - 驅動 Resume K 信號，直到從 eDSPr 接收到 SOResume 信號。
• L2 狀態中斷模式：包括遠程喚醒中斷和斷開連接事件中斷模式。在遠程喚醒中斷模式下，當檢測到 UDSP 上的遠程喚醒信號時，會驅動 D + /D - 上的 Resume K 信號；在斷開連接事件中斷模式下，當檢測到 USB 2.0 上的 SE0 信號時，會觸發中斷。
• 附件檢測中斷模式：當啟用附件檢測功能時，TUSB2E11 會發出中斷事件，而不是在 eUSB2 上發出附件信號。
• GPIO 模式：GPIO0、GPIO1 和 GPIO2 在不同的工作模式下具有不同的功能。例如，GPIO0 可以用于 UART 模式控制、輸入輸出狀態檢測等；GPIO1 可用于電池充電器檢測控制；GPIO2 可用于提供中斷輸出或作為電池充電器檢測指示器。
• USB 2.0 高速主機斷開檢測模式：由于 USB 2.0 規范在斷開連接時對高速輸出差分擺幅沒有明確規定，因此需要調整 HS 主機斷開閾值，以避免誤斷開和無法檢測到斷開的情況。
• 基于幀的低功耗模式：該模式下，TUSB2E11 會在每個高速微幀內監測空閑條件。如果總線空閑時間超過 FRAME_LP_OFF_THRESHOLD，則進入低功耗狀態，直到下一個 μSOF 開始。該功能默認啟用，可通過清除相應的寄存器位來禁用。
• 電池充電模式：TUSB2E11 支持標準 USB 電池充電規范 1.2（BC1.2）以及分頻器模式和 1.2V DCP 專有充電協議。在不同的配置模式下，它可以實現充電器廣告和充電器檢測功能。

四、設計與應用注意事項

電源設計

在電源設計方面，TUSB2E11 沒有 VDD3V3 和 VDD1V8 之間的電源供應順序要求，但需要確保 VDD3V3 和 VDD1V8 達到最小供應電壓的最大斜坡時間為 2ms。同時，在電源設計中要考慮到器件從低功耗模式轉換到活動模式時的最大瞬態電流，確保系統電源設計有足夠的大容量電容。

布局設計

在布局設計方面，需要遵循一系列的原則。例如，將電源旁路電容盡可能靠近 VDD1V8 和 VDD3V3 引腳放置，避免靠近 eDP/eDN 和 DP/DN 走線；高速 USB 信號走線應盡量減少過孔和拐角的使用，以減少信號反射和阻抗變化；在需要轉彎時，使用兩個 45° 轉彎或弧形代替 90° 轉彎；避免在晶體、振蕩器、時鐘信號發生器等附近布線；避免高速 USB 信號上出現短截線；所有高速 USB 信號走線應覆蓋連續的 GND 平面，避免跨越抗蝕刻區域；由于 USB 信號頻率較高，建議使用至少四層的印刷電路板。

測試與優化

在設計過程中，最佳的 PHY 設置取決于目標平臺的信號鏈損耗特性。建議從最低的 TX 擺幅和預加重補償水平開始，逐步增加直到達到最佳的眼圖余量。對于 RX 靈敏度或靜噪閾值設置，也應從低閾值開始調整，直到達到最佳的 RX 靈敏度和靜噪余量。同時，要調整 HS 主機斷開閾值，以提供最大的余量，避免誤斷開和無法檢測到斷開的情況。

TUSB2E11 作為一款功能強大的 USB 2.0 - eUSB2 中繼器，在電子設備的 USB 信號傳輸中具有重要的應用價值。通過了解其特性、應用場景和設計要點，電子工程師可以更好地利用這款器件，設計出更加穩定、可靠的電路系統。在實際應用中，你是否遇到過類似器件在信號處理或電源管理方面的問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。