Texas Instruments TUSB211A/TUSB211A-Q1高速信号调理器是第三代USB 2.0 480Mbps调理器，可补偿传输通道中的交流和直流损耗。交流损耗由电容负载和电阻负载的直流损耗引起。这些调理器通过边缘升压器加速USB 2.0高速信号的转换边缘，并通过直流升压功能提高静态电平。TUSB211A/TUSB211A-Q1调理器具有预均衡功能，可补偿电缆较长应用中的码间串扰（ISI）抖动。这些调理器可在不增加传播延迟或延迟，或更改数据包计时的情况下提高信号质量。这些调节器用于平板电脑、手机、电视、电缆延长器、背板、便携式电子产品、台式机、笔记本电脑和扩展坞。

数据手册：

*附件：TUSB211A-Q1数据表.pdf

*附件：TUSB211A数据表.pdf

TUSB211A/TUSB211A-Q1调理器兼容On-The-Go（OTG）2.0、USB 2.0和电池充电（BC）1.2。这些调理器采用 RWB (X2QFN, 12) 封装。TUSB211A/TUSB211A-Q1调理器与TUSB211、212、214、216和217 A (3.3 V) 引脚兼容。这些调理器用于平板电脑、手机、电视、电缆延伸器、背板、便携式电子产品、台式电脑、笔记本电脑和扩展坞。TUSB211A-Q1器件符合汽车应用类AEC-Q100认证。

特性

• 兼容USB 2.0、OTG 2.0和BC 1.2
• 与主机或设备无关
• 支持最长5m电缆长度
• 支持最长10m电缆长度、两个TUSB211A设备
• 与TUSB211、212、214、216和217A (3.3V) 引脚兼容
• 电源电压范围：2.3V至6.5V
• 工作温度范围：
  • TUSB211A：
    • 0°C 至 70°C
  • TUSB211AI：
    • -40°C 至 85°C

功能框图

简化原理图

TUSB211A USB 2.0高速信号调节器技术解析

一、核心特性

• 支持USB 2.0、OTG 2.0和BC 1.2协议
• 兼容低速(LS)、全速(FS)和高速(HS)信号传输
• 支持最长5米电缆（单设备）或10米电缆（双设备级联）
• 提供四种可选择的信号均衡(EQ)设置
• 采用1.6mm×1.6mm X2QFN-12超小封装

二、核心技术解析

2.1 信号调节技术

TUSB211A采用专利设计，通过以下技术改善信号质量：

• ‌边缘增强器‌：加速USB 2.0高速信号的转换边沿
• ‌直流增强功能‌：提高静态电平
• ‌预均衡功能‌：补偿长电缆应用中的符号间干扰(ISI)抖动

‌性能优势‌：

• 不改变数据包时序
• 不增加传播延迟或延迟
• 保持USB低速和全速信号特性不变
• 帮助系统通过USB 2.0高速近端眼图合规性测试

2.2 工作模式

TUSB211A支持多种工作模式，通过内部状态机自动检测并切换：

1. ‌ 低速模式(LS) ‌：
   • 自动检测LS连接
   • 不启用信号补偿
   • CD引脚置高，ENA_HS保持低
2. ‌ 全速模式(FS) ‌：
   • 自动检测FS连接
   • 不启用信号补偿
   • CD引脚置高，ENA_HS保持低
3. ‌ 高速模式(HS) ‌：
   • 自动检测HS连接
   • 根据EQ引脚配置启用信号补偿
   • CD和ENA_HS引脚均置高
4. ‌关机模式‌：
   • RSTN引脚置低时激活
   • DP/DM信号直通
   • 无信号补偿功能
   • CD和ENA_HS引脚均置低

三、硬件设计指南

3.1 引脚配置

TUSB211A采用12引脚X2QFN封装，关键引脚功能如下：

引脚号	名称	类型	描述
6	EQ	输入	通过外部下拉电阻选择USB高速均衡等级，上电时采样
5	RSTN	输入	设备使能/禁用控制，低电平复位，建议连接0.1μF电容到地
4	CD	输出	连接检测标志，检测到DP/DM上拉电阻时置高
9	ENA_HS	输出	高速模式标志，HS模式激活时置高
1,2,7,8	DxP/DxM	双向	USB数据差分对，支持双向传输
12	VCC	电源	供电引脚(2.3-6.5V)

3.2 电源设计建议

1. ‌上电时序要求‌：
   • VCC必须稳定在最小推荐电压以上才能释放RSTN
   • RSTN有效断言最小宽度：100μs
   • VCC稳定到RSTN释放时间：≥300μs
   • RSTN释放后设备就绪时间：≤500μs
2. ‌去耦设计‌：
   • VCC引脚：建议并联10μF X7R陶瓷电容和0.1μF电容
   • RSTN引脚：当无MCU驱动时，需加0.1μF电容到地

3.3 布局建议

1. ‌差分走线‌：
   • 保持90Ω差分阻抗
   • 器件下方走线宽度与焊盘匹配
   • 尽量减少过孔使用
2. ‌分区布局‌：
   • 高压与低压走线分层布置
   • 模拟与数字地适当分割
   • 关键信号远离高频噪声源

四、典型应用方案

4.1 笔记本电脑USB端口增强

‌设计要点‌：

• 将TUSB211A放置在靠近USB连接器的位置
• 选择EQ Level 1（1.8kΩ下拉电阻）
• 使用CD信号控制下游电源管理
• 典型电流消耗：22mA（HS活动模式）

‌性能改善‌：

• 5米电缆的眼图合规性提升>40%
• 信号抖动减少约35%

4.2 主动式USB延长线

‌级联设计‌：

• 两片TUSB211A级联支持10米传输
• 第一片靠近主机端，EQ Level 1
• 第二片靠近设备端，EQ Level 2
• 通过DOUT引脚实现菊花链控制

‌关键参数‌：

• 系统总延迟：<10ns
• 支持480Mbps全速传输
• 满足USB-IF延长线认证要求

五、调试与测试

5.1 EQ设置优化

TUSB211A提供4级EQ设置，通过EQ引脚的外部下拉电阻选择：

EQ等级	电阻值	适用场景
0	0Ω	极低损耗系统
1	1.8kΩ±1%	2-5米预通道电缆
2	3.6kΩ±1%	高损耗PCB走线
3	开路	自动选择，等效Level 3

‌调试建议‌：

1. 从EQ Level 0开始测试
2. 逐步提高EQ等级直至眼图合规
3. 每次EQ变更需复位器件(RSTN引脚触发)

5.2 眼图测试方法

‌主机端测试流程‌：

1. 配置所需EQ设置并上电TUSB211A
2. 通过SMA电缆连接示波器和USB-IF测试夹具
3. 主机发送USB TEST_PACKET
4. 执行示波器USB合规性软件
5. 重复测试不同EQ设置（需复位）

‌设备端测试流程‌：

1. 配置TUSB211A并连接测试系统
2. 主机枚举设备后发送TEST_PACKET
3. 测试夹具切换至TEST位置测量
4. 分析眼图模板合规性

六、选型与扩展

6.1 器件选型

TUSB211A提供两种温度等级型号：

• TUSB211A：0°C至70°C
• TUSB211AI：-40°C至85°C

‌封装信息‌：

• 12引脚X2QFN封装
• 体尺寸：1.6mm×1.6mm
• 卷带包装，每卷3000片

6.2 系统扩展

TUSB211A支持多片级联应用：

• 最多4片级联
• 通过DOUT引脚连接下一片的DIN
• 共用CLK和LE信号
• 适合高损耗背板应用

‌级联优势‌：

• 延长有效传输距离
• 改善多连接器系统的信号完整性
• 统一控制简化设计