引言

TUSB564-Q1 是一款汽車(chē)級(jí) USB 3.1 5Gbps 交替模式轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器，旨在通過(guò) USB-C 啟用 DisplayPort 交替模式。該器件可在 DisplayPort 接收端應(yīng)用中通過(guò) USB-C 接口發(fā)送的 USB 和 DisplayPort 信號(hào)之間多路復(fù)用。USB 和 DisplayPort 信號(hào)振幅通過(guò)典型的 FR4 通道衰減，這會(huì)限制 5Gbps 和更高數(shù)據(jù)速率下的系統(tǒng)布線長(zhǎng)度。具有較大衰減的更長(zhǎng)通道會(huì)導(dǎo)致 USB 或 DisplayPort 接收器出現(xiàn)信號(hào)完整性問(wèn)題。TUSB564-Q1 用于消除或盡可能降低通道的衰減效應(yīng)，從而在器件接收器處生成兼容的眼圖。通過(guò)應(yīng)用接收器均衡來(lái)補(bǔ)償由于符號(hào)間干擾 (ISI) 和插入損耗而產(chǎn)生的線纜或電路板損耗，可以更大限度地減少衰減。TUSB564-Q1 可使用 16 種接收器均衡設(shè)置（對(duì)于 USB 信號(hào)）和 16 種均衡設(shè)置（對(duì)于 DisplayPort 信號(hào)）進(jìn)行配置。

器件特性

均衡選擇

器件應(yīng)用中使用的 TUSB564-Q1 使系統(tǒng)能夠通過(guò) USB 3.1 Gen 1 發(fā)送器和接收器合規(guī)性以及 DisplayPort 接收器合規(guī)性測(cè)試。TUSB564-Q1 通過(guò)應(yīng)用補(bǔ)償通道損耗的均衡來(lái)恢復(fù)傳入數(shù)據(jù)，表 1 中提供了典型的 FR4 通道損耗。根據(jù) TUSB564-Q1 接收器（前置通道）之前通道的插入損耗量來(lái)確定均衡。USB TX、USB RX 和 DisplayPort RX 的 EQ 值是獨(dú)立設(shè)置的。通過(guò) EQ、SSEQ 和 DPEQ 引腳配置均衡選擇。表 2 列出了可用于 TUSB564-Q1 的 USB 均衡值。

AUX 監(jiān)測(cè)

對(duì)于 DisplayPort 交替模式應(yīng)用，默認(rèn)情況下 TUSB564-Q1 會(huì)監(jiān)測(cè) AUX 線路，以確定傳遞視頻信號(hào)時(shí)的通道數(shù)。AUX 監(jiān)測(cè)有助于在并非所有四個(gè)數(shù)據(jù)通道都用于 DisplayPort 數(shù)據(jù)時(shí)節(jié)省電力。當(dāng) TUSB564-Q1 處于 I2C 模式時(shí)，通過(guò)在 AUX_SNOOP_DISABLE 寄存器中寫(xiě)入“1”來(lái)禁用 AUX 監(jiān)測(cè)。當(dāng) AUX 監(jiān)測(cè)處于非活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，通過(guò) DPx_DISABLE 寄存器（其中 x = 0、1、2 或 3）手動(dòng)啟用 DisplayPort 通道。

TUSB564-Q1 放置

遵循本文檔中列出的布局指南，TUSB564-Q1 將能夠通過(guò)典型的 14 英寸 FR4 布線恢復(fù) USB 設(shè)備的信號(hào)。此外，從 TUSB564-Q1 到 USB 連接器的 FR4 布線最長(zhǎng)可達(dá) 5 英寸。這些建議的最大布線長(zhǎng)度假定器件提供 -3dB 的去加重功能，并且具有符合要求的接收器，可以減少 USBIF 為 Type-C 電纜和主機(jī)/器件預(yù)算的 20dB 損耗。通過(guò)調(diào)整器件的均衡、去加重和 VOD 設(shè)置，可以延長(zhǎng)最大布線長(zhǎng)度；理想設(shè)置由用戶(hù)和器件制造商共同決定。相反，如果器件無(wú)法以 USBIF 設(shè)置的預(yù)算損耗量恢復(fù)信號(hào)，則需要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)（例如器件的放置）方面做出讓步。

圖 1 TUSB564-Q1 最大 USB 布線長(zhǎng)度布局示例

TUSB564-Q1 配置示例

圖 2 提供了一個(gè)器件系統(tǒng)配置示例，該系統(tǒng)使用運(yùn)行速率為 5Gbps 的 USB3.1 Gen 1 器件和運(yùn)行速率為 8.1Gbps 的 DisplayPort 1.4 接收端以及 TUSB564-Q1。

使用本示例中給定的布線長(zhǎng)度，為 SSTX 和 RX1/2 選擇均衡值的方法是選擇可用的最接近 EQ 增益，以匹配通過(guò)連接器、元件和器件封裝產(chǎn)生的布線損耗和額外損耗：

• USB 器件至 TUSB564-Q1 SSTX = 10 英寸 (-4.9dB) + 器件封裝中的典型損耗 + 電容器 (-1.5dB) = -6.4dB 的總損耗。使用的 TUSB564-Q1 SSEQ 設(shè)置 = 設(shè)置 #8 (6.4dB)。
• Type-C 連接器至 TUSB564-Q1 RX1/RX2 = 5 英寸 (-2.5dB) + 典型連接器損耗 + 元件 (-2dB) = -4.5dB 的總損耗。使用的 TUSB564-Q1 EQ 設(shè)置 = 設(shè)置 #4 (4.6dB)，使用的 TUSB564-Q1 DPEQ 設(shè)置 = 設(shè)置 #2 (4.4dB)。

請(qǐng)注意，其他因素（例如布局質(zhì)量、器件發(fā)送器和接收器質(zhì)量）需要調(diào)整 EQ 設(shè)置才能獲得出色性能。使用上述方法根據(jù)系統(tǒng)板布線長(zhǎng)度選擇初始配置值。

圖 2 器件系統(tǒng)示例

布局指南

使用以下布局指南將高速 USB 信號(hào)路由至 TUSB564-Q1 以及從 TUSB564-Q1 路由高速 USB 信號(hào)。

• 使用受控 90Ω 差分阻抗 (±15%) 布線 RXP/N 和 TXP/N 對(duì)。
• 使差分對(duì)遠(yuǎn)離其他高速信號(hào)。
• 將對(duì)內(nèi)布線保持在 2mil 以?xún)?nèi)。
• 找到匹配位置附近的差分對(duì)長(zhǎng)度。
• 每對(duì)應(yīng)至少間隔信號(hào)布線寬度的 3 倍。
• 盡量減少使用彎曲的差分布線。使用彎曲時(shí)，務(wù)必確保左右彎曲數(shù)量盡可能相等，彎曲角度 ≥135o。以這種方式彎曲布線可更大程度地減少由彎曲引起的任何長(zhǎng)度不匹配，從而更大程度地減少?gòu)澢鷮?duì) EMI 的影響。
• 在同一層布線所有差分信號(hào)對(duì)。
• 將過(guò)孔數(shù)量減少到兩個(gè)或更少。
• 在靠近地平面的層上保留差分布線。
• 請(qǐng)勿在任何拆分上平面布線差分對(duì)。
• 如果使用穿孔連接器，則將高速信號(hào)排布在連接器的另一側(cè)，以使連接器引腳不會(huì)在傳輸線路上產(chǎn)生殘樁。

GND 拼接

整個(gè)高速信號(hào)布線從發(fā)起到終止必須一直使用相同的 GND 參考平面。如果無(wú)法維持相同的 GND 參考平面，則將 GND 平面的過(guò)孔拼接在一起，以建立連續(xù)的接地和均勻的阻抗。在信號(hào)轉(zhuǎn)換過(guò)孔周?chē)?200mil（中心距，越靠近越好）內(nèi)對(duì)稱(chēng)地放置這些拼接過(guò)孔。有關(guān) GND 拼接過(guò)孔的示例，請(qǐng)參閱下文的圖 3。

圖 3 GND 拼接過(guò)孔示例

交流耦合和電阻放置

放置交流耦合電容器時(shí)，最大元件尺寸為 0402。布局期間，在主機(jī)或器件通道上，將交流耦合電容器放置在與器件和 TUSB564-Q1 等距的位置。在連接 TUSB564-Q1 通道的連接器上，以對(duì)稱(chēng)方式將交流耦合電容靠近 TUSB564-Q1 放置，以建立出色的信號(hào)質(zhì)量并更大限度地減少反射。放置可選的下拉電阻器時(shí)，電阻器的焊盤(pán)應(yīng)與高速布線共用，從而盡量減少殘樁。有關(guān)最佳交流耦合電容器布局對(duì)稱(chēng)性的示例，請(qǐng)參閱圖 4。

圖 4 交流耦合布局對(duì)稱(chēng)性