TUSB1106-Q1 USB收发器：特性、功能与应用详解

在当今的电子设备中，USB接口的应用无处不在，而USB收发器作为实现USB通信的关键组件，其性能和特性直接影响着设备的通信质量和稳定性。今天，我们就来详细探讨一下德州仪器（TI）的TUSB1106-Q1 USB收发器。

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一、产品概述

TUSB1106-Q1是一款专为汽车应用而设计的高级通用串行总线（USB）收发器，它完全符合USB 2.0规范。该器件能够以全速（12 Mbit/s）和低速（1.5 Mbit/s）两种数据速率进行串行数据的收发，既可以作为USB设备收发器，也可以作为USB主机收发器使用。

特性亮点

1. 汽车级应用：经过汽车应用的资格认证，满足汽车电子环境的严格要求。
2. 双速数据传输：支持全速和低速两种数据速率，适应不同的应用场景。
3. 集成电压调节器：内置5 - V至3.3 - V的电压调节器，可直接通过USB电源 $V_{BUS}$ 供电。
4. $V_{BUS}$ 断开指示：通过 $V{P}$ 和 $V{M}$ 引脚提供 $V_{BUS}$ 断开指示。
5. 多种工作模式：可作为USB设备或主机收发器，具有稳定的RCV输出和两个带迟滞的单端接收器。
6. 低功耗设计：非常适合便携式设备，支持1.65 V至3.6 V的I/O电压范围。
7. 小巧封装：采用薄型收缩小外形封装（TSSOP (PW)），节省电路板空间。

二、功能详解

（一）功能选择

通过SUSPND和OE引脚的不同组合，可以实现不同的功能模式，具体如下：	SUSPND	OE	D +, D–	RCV	VP, VM	功能
L	L	驱动和接收	激活	激活	正常驱动（差分接收器激活）
L	H	接收	激活	激活	接收
H	L	驱动	非激活	激活	挂起时驱动（差分接收器非激活）
H	H	高阻态	非激活	激活	低功耗状态

（二）操作功能

1. 驱动功能：当 $overline{OE}=L$ 时，使用差分输入数据接口，不同的VMO和VPO组合对应不同的数据状态。
2. 接收功能：当 $overline{OE}=H$ 时，根据D + 和D–的输入状态，RCV、VP和VM会输出相应的信号。

（三）电源配置

TUSB1106-Q1支持多种电源配置，并且可以动态更改，主要包括以下三种模式：

1. 正常模式：$V{CC(1 / O)}$ 和 $V{CC(5.0)}$ 或（$V{CC(5.0)}$ 和 $V{reg(3.3)}$）都连接。
2. 禁用模式：$V{CC(1 / O)}$ 未连接，$V{CC(5.0)}$ 或（$V{CC(5.0)}$ 和 $V{reg(3.3)}$）连接，此时D +、D–和 $V_{pu(3.3)}$ 处于高阻态。
3. 共享模式：$V{CC(1 / O)}$ 连接，（$V{CC(5.0)}$ 和 $V{reg(3.3)}$）未连接，D +、D–和 $V{pu(3.3)}$ 处于高阻态，VP和VM驱动为高电平，RCV驱动为低电平。

（四）电源输入选项

该器件有两种电源输入选项：

1. 内部调节器：$V{CC(5.0)}$ 连接4 V至5.5 V，内部调节器提供3.3 V的内部电路供电，$V{reg(3.3)}$ 作为3.3 V输出参考。
2. 调节器旁路：$V{CC(5.0)}$ 和 $V{reg(3.3)}$ 连接到同一电源，内部调节器被旁路，内部电路直接由 $V_{reg(3.3)}$ 供电，电压范围为3 V至3.6 V。

三、电气特性

（一）绝对最大额定值

在使用TUSB1106-Q1时，需要注意其绝对最大额定值，如 $V{CC(5.0)}$ 的供应电压范围为 - 0.5 V至6 V，$V{I/O}$ 的供应电压范围为 - 0.5 V至4.6 V等，超出这些范围可能会对器件造成永久性损坏。

（二）推荐工作条件

为了确保器件的正常工作，建议在推荐的工作条件下使用，例如 $V{CC(5.0)}$ 在5 - V操作时的范围为4 V至5.5 V，$V{CC(1 / O)}$ 的I/O供应电压范围为1.65 V至3.6 V等。

（三）静态电气特性

涵盖了供应引脚、数字引脚和模拟I/O引脚的静态电气特性，如 $V_{reg(3.3)}$ 的调节供应电压输出范围为3 V至3.6 V，不同工作状态下的供应电流等。

（四）动态电气特性

包括模拟I/O引脚（D +, D–）的驱动和接收时序特性，如上升时间、下降时间、差分上升/下降时间匹配等。

这些电气特性对于电子工程师的设计至关重要。例如，在设计电源电路时，需要根据 $V_{reg(3.3)}$ 的输出范围和供应电流等参数来选择合适的电源管理方案，以确保器件能够稳定工作。在设计信号传输线路时，要考虑信号的上升时间、下降时间和差分匹配等动态特性，以保证信号的完整性和可靠性。大家在设计过程中，有没有遇到过因为电气特性不匹配而导致的问题呢？

四、应用信息

（一）不同工作模式的应用场景

1. 外设侧（全速/低速）调节器旁路模式：当电路板上已经有3.3 - V电源时适用。此时，未使用的 $V{BUS}$ 引脚应通过0.1 - μF电容接地。在全速模式下，需将1.5 - kΩ电阻连接在D + 线和 $V{PU(3.3)}$ 或外部3.3 - V电源之间；低速模式下，则连接在D - 线和 $PU(3.3)$ 或外部3.3 - V电源之间。将 $V{CC(5.0)}$ 和 $V{reg(3.3)}$ 连接在一起，可使器件进入调节器旁路模式，从而节省功耗。
2. 外设侧（全速/低速）内部调节器模式：当电路板上没有3.3 - V电源时，可通过 $V{BUS}$ 线直接为TUSB1106 - Q1的USB侧供电。此时，$V{CC(5.0)}$ 连接到 $V{BUS}$，内部调节器会产生3.3 - V的输出。在这种模式下，$V{CC(5.0)}$ 和 $V_{reg(3.3)}$ 引脚应分别连接0.1 - μF的旁路电容。这种供电方式对于便携式应用（如手机、PDA等）可以实现显著的节能效果。
3. 主机侧（$V{CC(5.0)}$ 由 $V{BUS}$ 引脚供电）：若电路板上没有3.3 - V电源，可使用外部5 - V电源为USB侧供电。此时，芯片上的调节器会产生3.3 - V的内部电源轨，用于驱动USB信号电平，逻辑侧I/O可在1.65 V至3.6 V的电压范围内工作。
4. 主机侧（3.3 - V电源存在）内部调节器旁路模式：当有3.3 - V电源为USB侧供电时，需将 $V{CC(5.0)}$ 和 $V{reg(3.3)}$ 连接到3.3 - V电源，使调节器处于非激活状态。

（二）应用注意事项

在实际应用中，还需要注意一些细节。例如，在不同的工作模式下，要合理选择电阻和电容的参数，以确保信号的质量和稳定性。同时，要注意电源的滤波和去耦，避免电源噪声对器件的影响。大家在应用过程中，有没有什么独特的经验可以分享呢？

五、封装与订购信息

TUSB1106 - Q1采用TSSOP (PW) 封装，有不同的订购选项，如TUSB1106IPWRQ1等。该器件的工作温度范围为 - 40℃至85℃，适用于多种环境。在订购时，需要注意封装尺寸、引脚数量、包装数量、RoHS合规性等信息。

六、总结

TUSB1106 - Q1是一款功能强大、性能稳定的USB收发器，其丰富的特性和灵活的工作模式使其适用于多种汽车和便携式电子设备的应用场景。电子工程师在设计过程中，需要充分了解其功能、电气特性和应用要求，以确保设计出的产品能够满足实际需求。希望本文对大家在使用TUSB1106 - Q1进行设计时有所帮助。大家在使用过程中遇到任何问题，都可以随时交流探讨。