TUSB1002：USB3.1 10Gbps 雙通道線性轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器深度解析

在電子設(shè)備高速發(fā)展的今天，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群头€(wěn)定性至關(guān)重要。TUSB1002 作為業(yè)內(nèi)首款雙通道 USB 3.1 超高速 +（SSP）轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器和信號(hào)調(diào)節(jié)器，為 USB3.1 數(shù)據(jù)傳輸帶來(lái)了新的解決方案。本文將對(duì) TUSB1002 進(jìn)行詳細(xì)解析，探討其特性、應(yīng)用及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

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一、TUSB1002 特性亮點(diǎn)

（一）高速支持與低功耗架構(gòu)

TUSB1002 支持 USB3.1 超高速（5Gbps）和超高速 +（10Gbps），同時(shí)還支持 PCI Express Gen3、SATA Express 和 SATA Gen3。其采用超低功耗架構(gòu)，由 3.3V 電源供電，在不同工作狀態(tài)下功耗極低。有源狀態(tài)功耗小于 340mW，U2/U3 狀態(tài)小于 8mW，未連接狀態(tài)小于 2mW，還支持 USB3.1 低功耗模式，進(jìn)一步降低空閑狀態(tài)功耗。

（二）線性均衡與信號(hào)完整性

該器件實(shí)現(xiàn)了線性均衡器，最高可容許碼間串?dāng)_（ISI）引入 16dB 的損耗。當(dāng) USB 信號(hào)在 PCB 或電纜上傳輸時(shí)，線性均衡器可補(bǔ)償通道損失，延長(zhǎng)通道傳輸距離，使系統(tǒng)符合 USB 規(guī)范。此外，它具有可調(diào)節(jié)電壓輸出擺幅線性范圍（高達(dá) 1200mVpp）、16 種線性均衡設(shè)置（10Gbps 時(shí)最高為 16dB）以及可調(diào)節(jié)直流均衡增益等特性，確保信號(hào)完整性。

（三）靈活配置與兼容性

TUSB1002 采用 24 引腳 4mm x 4mm VQFN 封裝，提供商業(yè)級(jí)版本，溫度范圍為 0°C 至 70°C，具備 ±6kV 人體模型（HBM）靜電放電（ESD）保護(hù)。它無(wú)主機(jī)/設(shè)備端要求，可在 USB3.1 傳輸路徑中靈活放置，還與 LVPE502A 和 LVPE512 USB 3.0 轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器引腳兼容。

二、TUSB1002 應(yīng)用場(chǎng)景

（一）常見(jiàn)電子設(shè)備

TUSB1002 適用于多種電子設(shè)備，如筆記本、臺(tái)式機(jī)、電視、平板電腦和手機(jī)等。在這些設(shè)備中，它可以有效補(bǔ)償信號(hào)傳輸過(guò)程中的損耗，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。

（二）有源電纜與擴(kuò)展塢

在有源電纜和擴(kuò)展塢應(yīng)用中，TUSB1002 能夠增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度，延長(zhǎng)傳輸距離，滿足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?/p>

三、TUSB1002 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）引腳配置與功能

TUSB1002 的引腳配置豐富，不同引腳具有不同的功能。例如，RX1P/N 和 RX2P/N 為差分輸入引腳，用于接收 SuperSpeed 和 SuperSpeedPlus 信號(hào)；TX1P/N 和 TX2P/N 為差分輸出引腳，用于輸出相應(yīng)信號(hào)。CH1_EQ1/2 和 CH2_EQ1/2 用于控制 Rx EQ 水平，提供多達(dá) 16 種均衡設(shè)置。MODE 引腳可選擇不同的工作模式，如測(cè)試模式、PCIe/測(cè)試模式、USB3.1 雙通道操作模式和 USB3.1 單通道操作模式等。

（二）電氣特性與參數(shù)

在電氣特性方面，TUSB1002 有諸多重要參數(shù)。如在電源方面，不同工作狀態(tài)下的功耗不同；在輸入輸出接口方面，有 RX 差分返回?fù)p耗、TX 差分返回?fù)p耗、差分串?dāng)_等參數(shù)。這些參數(shù)對(duì)于評(píng)估器件性能和進(jìn)行電路設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

（三）應(yīng)用設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1. USB3.1 應(yīng)用

在典型的 USB3.1 應(yīng)用中，需考慮電源供應(yīng)、工作模式、AC 耦合電容、通道損耗等因素。例如，電源供應(yīng)應(yīng)在 3V 至 3.6V 之間，推薦使用 3.3V；工作模式可選擇 USB3.1 雙通道操作模式（MODE = F）。通過(guò)合理配置 CH1_EQ[2:1]和 CH2_EQ[2:1]引腳，可補(bǔ)償通道在上下游方向的損耗。

2. SATA、PCIe 和 SATA Express 應(yīng)用

在 SATA、PCIe 和 SATA Express 應(yīng)用中，同樣要考慮電源、AC 耦合電容、通道損耗等因素。當(dāng) MODE = “R”，CFG1 = “0”，CFG2 = “0” 時(shí)，TUSB1002 進(jìn)入 PCIe 模式，DC 增益固定為 0dB，線性范圍固定為 1200mV。對(duì)于 SATA 應(yīng)用，需使用鐵氧體磁珠和 49.9 歐姆電阻解決 AC 耦合電容范圍問(wèn)題。

（四）電源供應(yīng)與布局

在電源供應(yīng)方面，建議在每個(gè) VCC 引腳附近放置 100nF 去耦電容，并在 VCC 平面靠近 TUSB1002 處至少有一個(gè) 10μF 的大容量電容。在布局方面，RXP/N 和 TXP/N 對(duì)應(yīng)采用 90 - Ω 差分阻抗（±15%）進(jìn)行布線，保持與其他高速信號(hào)的距離，控制差分對(duì)內(nèi)部布線長(zhǎng)度差，合理設(shè)置差分對(duì)之間的間距，減少差分走線的彎曲，盡量減少過(guò)孔數(shù)量，避免差分對(duì)跨越平面分割等。

四、總結(jié)

TUSB1002 以其高速支持、低功耗、線性均衡等特性，為 USB3.1 及相關(guān)高速數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用提供了優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，電子工程師需根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景，合理配置引腳、考慮電氣特性、優(yōu)化電源供應(yīng)和布局，以充分發(fā)揮 TUSB1002 的性能優(yōu)勢(shì)。大家在使用 TUSB1002 進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，是否遇到過(guò)一些獨(dú)特的問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。