TUSB213-Q1 USB 2.0高速信号调节器：提升信号完整性的理想之选

在当今高速数据传输的时代，USB接口的应用无处不在。然而，在信号传输过程中，由于各种因素的影响，信号损失是一个不可避免的问题。TUSB213-Q1作为一款USB 2.0高速信号调节器，为解决信号损失问题提供了有效的解决方案。今天我们就来详细了解一下这款产品。

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一、产品特性

汽车应用资质

TUSB213-Q1通过了AEC-Q100认证，适用于汽车应用。其工作温度范围为 -40°C 至 105°C（环境温度），满足汽车复杂环境的要求。同时，它的人体模型（HBM）分类等级为 H1C，充电设备模型（CDM）分类等级为 C3，具备良好的静电防护能力。

协议兼容性

该产品兼容 USB 2.0、OTG 2.0 和 BC 1.2 协议，支持低速率（LS）、全速率（FS）和高速率（HS）信号传输。这使得它可以广泛应用于各种 USB 设备中，无论是笔记本电脑、台式机，还是汽车信息娱乐系统等。

低功耗设计

TUSB213-Q1具有超低的 USB 断开和关机功耗，在不工作时能够有效降低能耗，延长设备的续航时间。

可扩展性与信号增强

它是一种可扩展的解决方案，支持菊花链连接，适用于高损耗应用。通过外部下拉电阻可选择四种交流（AC）升压设置，同时还具备直流（DC）升压功能，与 AC 升压配合使用，可实现最佳的信号完整性。此外，它支持长达 5m 的预通道或 2m 的后通道电缆长度，有效扩展了信号传输距离。

二、应用领域

TUSB213-Q1的应用非常广泛，涵盖了多个领域：

• 汽车领域：可用于汽车信息娱乐系统，确保 USB 信号在复杂的汽车环境中稳定传输。
• 消费电子：如笔记本电脑、台式机、平板电脑、手机等设备，提升 USB 接口的信号质量。
• 其他设备：包括 docking 站、有源电缆、电缆延长器、背板以及电视等，都可以使用 TUSB213-Q1来改善信号传输。

三、产品描述

TUSB213-Q1是一款 USB 高速（HS）信号调节器，其主要作用是补偿传输通道中的码间干扰（ISI）信号损失，帮助设备通过 USB 电气合规测试。它采用了专利设计，对 USB 低速（LS）和全速率（FS）信号不产生影响，仅对高速信号进行补偿。通过可编程的信号 AC 升压和 DC 升压功能，可以对设备性能进行微调，优化连接器处的高速信号，从而适用于多种不同的应用场景。

四、规格参数

绝对最大额定值

• 电源电压范围（VCC）：-0.3V 至 6V
• I/O 引脚电压范围：-0.3V 至 3.8V
• 存储温度范围：-65°C 至 150°C

ESD 额定值

• 人体模型（HBM）：±2000V
• 充电设备模型（CDM）：±500V

推荐工作条件

• 电源电压（VCC）：4.4V 至 5.5V
• 环境温度（TA）：-40°C 至 105°C
• 结温（TJ）：-40°C 至 125°C

电气特性

不同工作模式下的电流消耗有所不同，例如在高速活动模式下，典型电流为 18mA，最大为 30mA；在高速空闲模式下，典型电流为 13mA，最大为 22mA 等。

五、功能模式

低速（LS）和全速率（FS）模式

在这两种模式下，TUSB213-Q1会自动检测连接，并自动禁用信号补偿功能，同时 CD 引脚会置为高电平。

高速（HS）模式

当检测到高速连接时，TUSB213-Q1会根据 DC_BOOST 引脚的配置和 EQ 引脚的外部下拉电阻来启用信号补偿功能，CD 引脚同样置为高电平。

关机模式

当 RSTN 引脚置为低电平时，TUSB213-Q1进入关机模式。此时 USB 通道仍然可以正常工作，但没有信号补偿功能，CD 引脚也不会提供通道状态指示。

I2C 模式

支持 100kHz 的 I2C 通信，可用于设备配置、状态回读和测试。通过 I2C 读写事务，可以访问特定的寄存器，设置 AC 和 DC 升压等级。

六、应用与实现

应用目的

TUSB213-Q1的主要目的是恢复 USB 高速通道到 USB 连接器的信号完整性，解决由于高损耗 PCB 走线和其他电容性负载导致的信号质量下降问题，帮助通道通过 USB 近端眼图掩码测试。此外，还可以利用 CD 引脚控制客户平台上的其他模块。

典型应用

在典型应用中，D2P 和 D2M 面向 USB 连接器，D1P 和 D1M 面向 USB 主机或集线器。设计时需要注意电源电压、I2C 支持、AC 和 DC 升压设置等参数。同时，TUSB213-Q1需要有效的复位信号，VREG 引脚需要外接 0.1μF 的电容来稳定核心电路。

测试程序

在构建 USB 高速眼图时，需要根据主机端和设备端的不同应用场景，按照特定的步骤进行操作，包括配置升压设置、上电、连接测试夹具和示波器、启用信号传输以及执行示波器 USB 合规软件等。

七、电源供应建议

上电时，RSTN 引脚和电源斜坡的相互作用可能会导致数字电路设置不正确。为确保数字电路正确上电复位，设备应在电源斜坡稳定到 4.4V 或更高后再启用。如果无法通过微控制器或其他电路将 RSTN 引脚保持在低电平，直到电源斜坡稳定，则需要在 RSTN 引脚和地之间连接一个外部电容，以保持设备处于低功耗复位状态。

八、布局建议

为避免信号过孔，建议将高速走线与 TUSB213-Q1放置在同一表层。布局应使用阻抗控制走线，以保持整个信号路径的 90Ω 差分阻抗，符合 USB 2.0 规范的要求。

九、总结

TUSB213-Q1作为一款高性能的 USB 2.0 高速信号调节器，具有多种优秀特性和广泛的应用领域。它能够有效补偿信号损失，提升信号完整性，适用于各种 USB 设备。在设计过程中，我们需要根据具体的应用场景和要求，合理选择参数和进行布局，以充分发挥其性能优势。你在使用类似的信号调节器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。