TUSB1106-Q1 USB收發(fā)器：特性、功能與應(yīng)用詳解

在當(dāng)今的電子設(shè)備中，USB接口的應(yīng)用無(wú)處不在，而USB收發(fā)器作為實(shí)現(xiàn)USB通信的關(guān)鍵組件，其性能和特性直接影響著設(shè)備的通信質(zhì)量和穩(wěn)定性。今天，我們就來(lái)詳細(xì)探討一下德州儀器（TI）的TUSB1106-Q1 USB收發(fā)器。

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一、產(chǎn)品概述

TUSB1106-Q1是一款專(zhuān)為汽車(chē)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的高級(jí)通用串行總線(xiàn)（USB）收發(fā)器，它完全符合USB 2.0規(guī)范。該器件能夠以全速（12 Mbit/s）和低速（1.5 Mbit/s）兩種數(shù)據(jù)速率進(jìn)行串行數(shù)據(jù)的收發(fā)，既可以作為USB設(shè)備收發(fā)器，也可以作為USB主機(jī)收發(fā)器使用。

特性亮點(diǎn)

1. 汽車(chē)級(jí)應(yīng)用：經(jīng)過(guò)汽車(chē)應(yīng)用的資格認(rèn)證，滿(mǎn)足汽車(chē)電子環(huán)境的嚴(yán)格要求。
2. 雙速數(shù)據(jù)傳輸：支持全速和低速兩種數(shù)據(jù)速率，適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。
3. 集成電壓調(diào)節(jié)器：內(nèi)置5 - V至3.3 - V的電壓調(diào)節(jié)器，可直接通過(guò)USB電源 $V_{BUS}$ 供電。
4. $V_{BUS}$ 斷開(kāi)指示：通過(guò) $V{P}$ 和 $V{M}$ 引腳提供 $V_{BUS}$ 斷開(kāi)指示。
5. 多種工作模式：可作為USB設(shè)備或主機(jī)收發(fā)器，具有穩(wěn)定的RCV輸出和兩個(gè)帶遲滯的單端接收器。
6. 低功耗設(shè)計(jì)：非常適合便攜式設(shè)備，支持1.65 V至3.6 V的I/O電壓范圍。
7. 小巧封裝：采用薄型收縮小外形封裝（TSSOP (PW)），節(jié)省電路板空間。

二、功能詳解

（一）功能選擇

（二）操作功能

1. 驅(qū)動(dòng)功能：當(dāng) $overline{OE}=L$ 時(shí)，使用差分輸入數(shù)據(jù)接口，不同的VMO和VPO組合對(duì)應(yīng)不同的數(shù)據(jù)狀態(tài)。
2. 接收功能：當(dāng) $overline{OE}=H$ 時(shí)，根據(jù)D + 和D–的輸入狀態(tài)，RCV、VP和VM會(huì)輸出相應(yīng)的信號(hào)。

（三）電源配置

TUSB1106-Q1支持多種電源配置，并且可以動(dòng)態(tài)更改，主要包括以下三種模式：

1. 正常模式：$V{CC(1 / O)}$ 和 $V{CC(5.0)}$ 或（$V{CC(5.0)}$ 和 $V{reg(3.3)}$）都連接。
2. 禁用模式：$V{CC(1 / O)}$ 未連接，$V{CC(5.0)}$ 或（$V{CC(5.0)}$ 和 $V{reg(3.3)}$）連接，此時(shí)D +、D–和 $V_{pu(3.3)}$ 處于高阻態(tài)。
3. 共享模式：$V{CC(1 / O)}$ 連接，（$V{CC(5.0)}$ 和 $V{reg(3.3)}$）未連接，D +、D–和 $V{pu(3.3)}$ 處于高阻態(tài)，VP和VM驅(qū)動(dòng)為高電平，RCV驅(qū)動(dòng)為低電平。

（四）電源輸入選項(xiàng)

該器件有兩種電源輸入選項(xiàng)：

1. 內(nèi)部調(diào)節(jié)器：$V{CC(5.0)}$ 連接4 V至5.5 V，內(nèi)部調(diào)節(jié)器提供3.3 V的內(nèi)部電路供電，$V{reg(3.3)}$ 作為3.3 V輸出參考。
2. 調(diào)節(jié)器旁路：$V{CC(5.0)}$ 和 $V{reg(3.3)}$ 連接到同一電源，內(nèi)部調(diào)節(jié)器被旁路，內(nèi)部電路直接由 $V_{reg(3.3)}$ 供電，電壓范圍為3 V至3.6 V。

三、電氣特性

（一）絕對(duì)最大額定值

在使用TUSB1106-Q1時(shí)，需要注意其絕對(duì)最大額定值，如 $V{CC(5.0)}$ 的供應(yīng)電壓范圍為 - 0.5 V至6 V，$V{I/O}$ 的供應(yīng)電壓范圍為 - 0.5 V至4.6 V等，超出這些范圍可能會(huì)對(duì)器件造成永久性損壞。

（二）推薦工作條件

為了確保器件的正常工作，建議在推薦的工作條件下使用，例如 $V{CC(5.0)}$ 在5 - V操作時(shí)的范圍為4 V至5.5 V，$V{CC(1 / O)}$ 的I/O供應(yīng)電壓范圍為1.65 V至3.6 V等。

（三）靜態(tài)電氣特性

涵蓋了供應(yīng)引腳、數(shù)字引腳和模擬I/O引腳的靜態(tài)電氣特性，如 $V_{reg(3.3)}$ 的調(diào)節(jié)供應(yīng)電壓輸出范圍為3 V至3.6 V，不同工作狀態(tài)下的供應(yīng)電流等。

（四）動(dòng)態(tài)電氣特性

包括模擬I/O引腳（D +, D–）的驅(qū)動(dòng)和接收時(shí)序特性，如上升時(shí)間、下降時(shí)間、差分上升/下降時(shí)間匹配等。

這些電氣特性對(duì)于電子工程師的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。例如，在設(shè)計(jì)電源電路時(shí)，需要根據(jù) $V_{reg(3.3)}$ 的輸出范圍和供應(yīng)電流等參數(shù)來(lái)選擇合適的電源管理方案，以確保器件能夠穩(wěn)定工作。在設(shè)計(jì)信號(hào)傳輸線(xiàn)路時(shí)，要考慮信號(hào)的上升時(shí)間、下降時(shí)間和差分匹配等動(dòng)態(tài)特性，以保證信號(hào)的完整性和可靠性。大家在設(shè)計(jì)過(guò)程中，有沒(méi)有遇到過(guò)因?yàn)殡姎馓匦圆黄ヅ涠鴮?dǎo)致的問(wèn)題呢？

四、應(yīng)用信息

（一）不同工作模式的應(yīng)用場(chǎng)景

1. 外設(shè)側(cè)（全速/低速）調(diào)節(jié)器旁路模式：當(dāng)電路板上已經(jīng)有3.3 - V電源時(shí)適用。此時(shí)，未使用的 $V{BUS}$ 引腳應(yīng)通過(guò)0.1 - μF電容接地。在全速模式下，需將1.5 - kΩ電阻連接在D + 線(xiàn)和 $V{PU(3.3)}$ 或外部3.3 - V電源之間；低速模式下，則連接在D - 線(xiàn)和 $PU(3.3)$ 或外部3.3 - V電源之間。將 $V{CC(5.0)}$ 和 $V{reg(3.3)}$ 連接在一起，可使器件進(jìn)入調(diào)節(jié)器旁路模式，從而節(jié)省功耗。
2. 外設(shè)側(cè)（全速/低速）內(nèi)部調(diào)節(jié)器模式：當(dāng)電路板上沒(méi)有3.3 - V電源時(shí)，可通過(guò) $V{BUS}$ 線(xiàn)直接為T(mén)USB1106 - Q1的USB側(cè)供電。此時(shí)，$V{CC(5.0)}$ 連接到 $V{BUS}$，內(nèi)部調(diào)節(jié)器會(huì)產(chǎn)生3.3 - V的輸出。在這種模式下，$V{CC(5.0)}$ 和 $V_{reg(3.3)}$ 引腳應(yīng)分別連接0.1 - μF的旁路電容。這種供電方式對(duì)于便攜式應(yīng)用（如手機(jī)、PDA等）可以實(shí)現(xiàn)顯著的節(jié)能效果。
3. 主機(jī)側(cè)（$V{CC(5.0)}$ 由 $V{BUS}$ 引腳供電）：若電路板上沒(méi)有3.3 - V電源，可使用外部5 - V電源為USB側(cè)供電。此時(shí)，芯片上的調(diào)節(jié)器會(huì)產(chǎn)生3.3 - V的內(nèi)部電源軌，用于驅(qū)動(dòng)USB信號(hào)電平，邏輯側(cè)I/O可在1.65 V至3.6 V的電壓范圍內(nèi)工作。
4. 主機(jī)側(cè)（3.3 - V電源存在）內(nèi)部調(diào)節(jié)器旁路模式：當(dāng)有3.3 - V電源為USB側(cè)供電時(shí)，需將 $V{CC(5.0)}$ 和 $V{reg(3.3)}$ 連接到3.3 - V電源，使調(diào)節(jié)器處于非激活狀態(tài)。

（二）應(yīng)用注意事項(xiàng)

在實(shí)際應(yīng)用中，還需要注意一些細(xì)節(jié)。例如，在不同的工作模式下，要合理選擇電阻和電容的參數(shù)，以確保信號(hào)的質(zhì)量和穩(wěn)定性。同時(shí)，要注意電源的濾波和去耦，避免電源噪聲對(duì)器件的影響。大家在應(yīng)用過(guò)程中，有沒(méi)有什么獨(dú)特的經(jīng)驗(yàn)可以分享呢？

五、封裝與訂購(gòu)信息

TUSB1106 - Q1采用TSSOP (PW) 封裝，有不同的訂購(gòu)選項(xiàng)，如TUSB1106IPWRQ1等。該器件的工作溫度范圍為 - 40℃至85℃，適用于多種環(huán)境。在訂購(gòu)時(shí)，需要注意封裝尺寸、引腳數(shù)量、包裝數(shù)量、RoHS合規(guī)性等信息。

六、總結(jié)

TUSB1106 - Q1是一款功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定的USB收發(fā)器，其豐富的特性和靈活的工作模式使其適用于多種汽車(chē)和便攜式電子設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)景。電子工程師在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要充分了解其功能、電氣特性和應(yīng)用要求，以確保設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品能夠滿(mǎn)足實(shí)際需求。希望本文對(duì)大家在使用TUSB1106 - Q1進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)有所幫助。大家在使用過(guò)程中遇到任何問(wèn)題，都可以隨時(shí)交流探討。