TUSB2E11 USB 2.0/eUSB2中继器技术解析与应用指南

描述

Texas Instruments TUSB2E11 USB 2.0 eUSB2中继器设计用于支持器件和主机模式。TUSB2E11支持USB低速 (LS)、全速 (FS) 和高速 (HS) 信号。该器件采用多项专利设计,可提供强大的互操作性、最优性能和电源。

数据手册:*附件:Texas Instruments TUSB2E11 USB 2.0 eUSB2中继器数据手册.pdf

对于没有I^2^C接口的系统,TI TUSB2E11 USB 2.0 eUSB2中继器提供8个单独的设置,带有三个适用于高达20Ω的USB 2.0通道等效串联电阻 (ESR) 的自举引脚。器件变体可用于高达10英寸的不同级别的eUSB2布线长度补偿。

I^2^C接口可提高灵活性,支持微调器件的RX均衡性和TX振幅、压摆率和预加重,以便通过电气合规性测试并补偿通道损耗。可通过3个GPIO引脚提供各种调试选项,这些引脚可配置来监控各种USB总线状态或中断,以及提供SoC调试功能的CTA-936 UART模式。 GPIO0和GPIO1可用作通用I^2^C至GPIO桥接器件。

特性

  • 符合USB 2.0和eUSB2(1.2版)标准
  • 低速、全速、高速信令
  • 20ps卓越高速总抖动
  • 寄存器访问协议接收器功能
  • 支持主机和器件模式(双重角色器件)
  • 自动检测I^2^C或自举引脚选项
    • 用于USB 2.0高速通道补偿设置的三个自举引脚
    • I^2^C器件接口支持更多配置
  • 支持CTA-936 USB Carkit UART
  • 支持自动恢复ECR以及L2中断恢复模式
  • I^2^C可访问调试功能适用于制造测试
  • 器件变体
    • eUSB 21.0V或1.2V信令接口
    • 适用于不同产品外形尺寸的eUSB2布线损耗补偿水平
    • 1.2V或1.8V I^2^C接口
  • 支持可选电池充电和检测
    • BC 1.2 CDP或DCP分频器模式广播
    • 数据感知USB Type-C™兼容BC 1.2 SDP、CDP和DCP分频器模式检测
    • 充电器广播或检测之间双重角色自动切换
  • 可选GPIO:中断GPIO2、调试、I^2^C ↔ GPIO0/1

简化应用

中继器

功能框图

中继器

TUSB2E11 USB 2.0/eUSB2中继器技术解析与应用指南

一、产品概述

TUSB2E11是德州仪器(TI)推出的一款符合USB 2.0和eUSB2 rev1.2标准的中继器芯片,主要应用于笔记本、手机、平板等设备中实现eUSB2与USB 2.0协议转换。该器件采用15引脚DSBGA封装(1.75mm×1.05mm),具有以下核心特性:

  • 多协议支持‌:兼容低速(1.5Mbps)、全速(12Mbps)和高速(480Mbps)USB 2.0信号
  • 低抖动性能‌:高速模式下总抖动仅20ps(业界领先水平)
  • 双工作模式‌:支持主机和设备模式(DRD双角色设备)
  • 灵活配置‌:提供I2C接口和引脚strap两种配置方式
  • 电源管理‌:支持多种低功耗模式,待机功耗低至9μW
  • 保护功能‌:集成ESD保护(HBM 1500V/CDM 500V)

二、关键功能解析

2.1 信号转换架构

TUSB2E11采用创新的信号转换架构:

  1. 电平转换‌:实现1.0V/1.2V eUSB2信号与3.3V USB 2.0信号之间的双向转换
  2. 信号调理‌:
    • 发送端支持可编程预加重(0-2.5dB)和幅度调节(740-1040mV)
    • 接收端集成均衡器(0.06-3.35dB可调)
  3. 状态管理‌:自动检测并转换LS/FS/HS不同速率信号

2.2 工作模式配置

通过RESETB和EN引脚可配置四种主要工作模式:

模式配置方式典型功耗应用场景
正常工作模式RESETB=高, EN=高200mW正常数据传输
静默模式RESETB=高, EN=低95μW总线监听
待机模式RESETB=低, EN=低43μW快速唤醒应用
睡眠模式RESETB=低, EN=任意9μW最低功耗待机

2.3 电池充电功能

支持BC1.2充电协议检测和广告:

  • 检测功能‌:可识别SDP/CDP/DCP等充电器类型
  • 广告功能‌:支持CDP和DCP模式广告
  • 专用模式‌:1.2V偏置DCP模式(2A充电)

三、寄存器配置参考

关键寄存器配置示例(I2C接口):

寄存器地址配置值功能描述
0x70h0x7Ch设置USB TX幅度为980mV
0x71h0x3Ch启用2.1dB预加重
0x72h0x92h配置RX均衡为1.09dB
0x73h0x83h设置断开检测阈值为685mV
0x78h0x0Bh使能自动唤醒功能

四、应用注意事项

  1. 热管理‌:
    • 持续大电流工作时监测结温
    • 确保环境温度不超过125°C
  2. 信号完整性‌:
    • 高速信号走线阻抗控制为90Ω差分
    • 避免使用直角走线,建议采用45°或圆弧转角
  3. 生产测试‌:
    • 建议进行眼图测试验证信号质量
    • 高低速模式下的包错误率测试
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