ZHCSWK4B June   2024  – November 2024 TUSB2E221

PRODMIX  

  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 器件型号
  6. 5 引脚配置和功能
  7. 6 规格
    1. 6.1 绝对最大额定值
    2. 6.2 ESD 等级
    3. 6.3 建议运行条件
    4. 6.4 热性能信息
    5. 6.5 电气特性
    6. 6.6 开关特性
    7. 6.7 时序要求
    8. 6.8 典型特性
  8. 7 参数测量信息
  9. 8 详细说明
    1. 8.1 概述
    2. 8.2 功能方框图
    3. 8.3 特性说明
      1. 8.3.1 USB 2.0
      2. 8.3.2 eUSB2
      3. 8.3.3 交叉多路复用器
    4. 8.4 器件功能模式
      1. 8.4.1  中继器模式
      2. 8.4.2  断电模式
      3. 8.4.3  UART 模式
      4. 8.4.4  自动恢复 ECR
      5. 8.4.5  L2 状态中断模式
      6. 8.4.6  连接检测中断模式
      7. 8.4.7  GPIO 模式
        1. 8.4.7.1 EQ0 作为 GPIO0
        2. 8.4.7.2 EQ1 作为 GPIO1
        3. 8.4.7.3 EQ2/INT 作为 GPIO2
      8. 8.4.8  CROSS
      9. 8.4.9  USB 2.0 高速主机断开检测
      10. 8.4.10 基于帧的低功耗模式
    5. 8.5 编程
      1. 8.5.1 I2C 目标接口
      2. 8.5.2 寄存器访问协议 (RAP)
  10. 9 寄存器映射
    1. 9.1 TUSB2E221 寄存器
  11. 10应用和实施
    1. 10.1 应用信息
    2. 10.2 典型应用：双端口系统
      1. 10.2.1 设计要求
      2. 10.2.2 详细设计过程
        1. 10.2.2.1 eUSB PHY 设置建议
      3. 10.2.3 应用曲线
    3. 10.3 电源相关建议
      1. 10.3.1 加电复位
    4. 10.4 布局
      1. 10.4.1 布局指南
      2. 10.4.2 示例布局
  12. 11器件和文档支持
    1. 11.1 文档支持
      1. 11.1.1 相关文档
    2. 11.2 接收文档更新通知
    3. 11.3 支持资源
    4. 11.4 商标
    5. 11.5 静电放电警告
    6. 11.6 术语表
  13. 12修订历史记录
  14. 13机械、封装和可订购信息

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)
订购信息

6.5 电气特性

在自然通风条件下的工作温度范围内测得（除非另有说明）
参数 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位
电源
PWC_1_1V8 绝对最坏情况下的功耗 — 一个中继器（仅限 VDD1V8）  VIOSEL 为高电平或低电平，I2C 接口处于活动状态，GPIO 处于输出模式，一个中继器禁用，一个中继器处于带 USB 传输的 HS 模式，最大 RX EQ、TX VOD 和 PE 设置，最大转换密度。 275 mW
PWC_1_3V3 绝对最坏情况下的功耗 — 一个中继器（仅限 VDD3V3）  VIOSEL 为高电平或低电平，I2C 接口处于活动状态，GPIO 处于输出模式，一个中继器禁用，一个中继器处于带 USB 传输的 HS 模式，最大 RX EQ、TX VOD 和 PE 设置，最大转换密度。 25 mW
PWC_2_1V8 绝对最坏情况下的功耗 — 两个中继器（仅限 VDD1V8） VIOSEL 为高电平或低电平，I2C 接口处于活动状态，GPIO 处于输出模式，两个中继器都处于带 USB 传输功能的 HS 模式，最大 RX EQ、TX VOD 和 PE 设置，最大转换密度。 550 mW
PWC_2_3V3 绝对最坏情况下的功耗 — 两个中继器（仅限 VDD3V3） VIOSEL 为高电平或低电平，I2C 接口处于活动状态，GPIO 处于输出模式，两个中继器都处于带 USB 传输功能的 HS 模式，最大 RX EQ、TX VOD 和 PE 设置，最大转换密度。  50 mW
PHS_IOC_1 USB 音频 ISOC 高速 — 仅限一个中继器 USB 和 eUSB2 的最大 TX Vod/最大 TX PE。平均时间超过 8ms，且带有数据包的帧仅为 1μFrame。Toffthreshold = 1/32。主机外设模式。启用基于帧的低功耗模式 70 mW
PHS_IDLE_LP_1 高速空闲（主机模式）— 一个中继器 L0.Idle。TA = 85°C。（25℃ 时的典型值）。eUSB2 和 USB 的默认 PHY 调优设置。启用基于帧和响应的低功耗模式 26 70 mW
PHS_IDLE_LP_1 高速空闲（外设模式）— 一个中继器 L0.Idle。TA = 85°C。（25℃ 时的典型值）。eUSB2 和 USB 的默认 PHY 调优设置。禁用基于帧的低功耗模式，启用基于响应的低功耗模式 108 200 mW
PPD 已断电  器件已通电，RESETB = 低电平，TA = 25℃，（DP/DN 电压 ≤ VDD3V3）。 10 µW
PDisabled 禁用 器件已通电，I2C/GPIO 接口正常工作但处于空闲状态，两个中继器都已禁用且置于其最低功耗状态，并且无法正常工作。TA = 25℃，（DP/DN 电压 ≤ VDD3V3）。 100 µW
PDetach_1 USB 未连接 — 一个中继器  I2C/GPIO 接口空闲，一个中继器禁用，一个中继器连接到 eUSB PHY 并等待 USB 连接事件。TA = 25℃，（DP/DN 电压 ≤ VDD3V3） 100 µW
PDetach_2 USB 未连接 — 两个中继器 I2C/GPIO 接口空闲，两个中继器都连接到 eUSB PHY 并等待 USB 连接事件。TA = 25℃，（DP/DN 电压 ≤ VDD3V3） 150 µW
PSuspend_2 L2 暂停 I2C/GPIO 接口空闲，USB 链路处于 L2，两个中继器都在监视恢复/远程唤醒事件。TA = 25℃，（DP/DN 电压 ≤ VDD3V3） 150 µW
PSleep_2 L1 睡眠 Psleep_2  I2C/GPIO 接口空闲，两个中继器都支持 USB 连接，USB 链路处于 L1，这两个中继器都监控 L1 退出事件。TA = 25℃，（DP/DN 电压 ≤ VDD3V3）  6 mW
PLS_Active_1 低速有效 — 一个中继器 I2C/GPIO 接口空闲，一个中继器禁用，另一个中继器处于 LS 模式，最大转换密度。TA = 85°C。 52 mW
PFS_Active_1 全速有效 — 一个中继器 I2C/GPIO 接口空闲，一个中继器禁用，一个中继器处于 FS 模式，最大转换密度。TA = 85°C。 52 mW
PFS_Active_2 全速有效 — 两个中继器 I2C/GPIO 接口空闲，两个中继器都处于 FS 模式，最大转换密度。TA = 85°C。 68 mW
数字输入
VIH 高电平输入电压 CROSS，EQ0，EQ1（1.2V 输入模式，VIOSEL = VSS） 0.702 V
VIH 高电平输入电压 CROSS，EQ0，EQ1（1.8V 输入模式，VIOSEL = VDD1V8） 1.053 V
VIL 低电平输入电压 CROSS、EQ0、EQ1（1.2V 输入模式，VIOSEL = VSS） 0.462 V
VIL 低电平输入电压 CROSS，EQ0，EQ1（1.8V 输入模式，VIOSEL = VDD1V8） 0.693 V
VIL 低电平输入电压 VIOSEL（1.8V 输入） 0.613 V
VIH 高电平输入电压 VIOSEL（1.8V 输入） 1.053 V
VIL 低电平输入电压 RESETB（1.2V 或 1.8V 输入模式） 0.35 V
VIH 高电平输入电压 RESETB（1.2V 或 1.8V 输入模式） 0.75 V
IIH 高电平输入电流 VIH = 1.98V，VDD3V3 = 3.0V 或 0V，VDD1V8 = 1.62V 或 0V
CROSS，RESETB，EQ0，EQ1		 0.5 µA
IIL 低电平输入电流 VIL = 0V，VDD3V3 = 3.0V 或 0V，VDD1V8 = 1.62V 或 0V
CROSS，RESETB，EQ0，EQ1		 0.5 µA
数字输出
VOH 高电平输出电压  EQ0，EQ11，EQ2/INT，推挽 I/O 模式，（IOH = 20µA 和最大 3pF Cload）（1.2V 输出模式） 0.81 V
VOH 高电平输出电压  EQ0，EQ1，EQ2/INT，推挽 I/O 模式，（IOH= 20µA 和最大 3pF Cload）（1.8V 输出模式） 1.21 V
VOL 低电平输出电压 EQ0，EQ1，EQ2/INT，推挽 I/O 模式（IOL = 1mA）（1.2V 输出模式） 0.25 V
VOL 低电平输出电压 EQ0，EQ1，EQ2/INT，推挽 I/O 模式（IOL = 1mA）（1.8V 输出模式） 0.35 V
IOL_PP 推挽模式下的低电平输出电流
EQ0，EQ1，EQ2/INT（1.2V 模式）VIOSEL = GND，VOL = 0.4		 2.5 4 6 mA
IOL_PP 推挽模式下的低电平输出电流
EQ0，EQ1，EQ2/INT（1.8V 模式）VIOSEL = VDD1V8，VOL = 0.4		 4 6 8 mA
IOH_PP 推挽模式下的高电平输出电流 EQ0，EQ1，EQ2/INT，推挽 I/O 模式（1.2V 输出模式）VIOSEL = GND 22 µA
IOH_PP 推挽模式下的高电平输出电流 EQ0，EQ1，EQ2/INT，推挽 I/O 模式（1.8V 输出模式）VIOSEL = VDD1V8 50 µA
IOL 开漏模式下的输出电流 EQ0，EQ1，EQ2/INT，VOL = 0.4V，VIOSEL = VDD1V8，1.8V 模式 4 10 16 mA
IOL 开漏模式下的输出电流 EQ0，EQ1，EQ2/INT，VOL = 0.4V，VIOSEL = GND，1.2V 模式 4 9.2 16 mA
I2C（SDA、SCL）
VIL 低电平输入电压，VIOSEL = VSS  SDA，SCL，V_I2C_Pullup = 1.08V 至 1.32V 0.387 V
VIL 低电平输入电压，VIOSEL = VDD1V8 SDA，SCL，V_I2C_Pullup = 1.62V 至 1.96V 0.588 V
VIH 高电平输出电压，VIOSEL = VSS SDA，SCL，V_I2C_Pullup = 1.08V 至 1.32V 0.833 V
VIH 高电平输出电压，VIOSEL = VDD1V8 SDA，SCL，V_I2C_Pullup = 1.62V 至 1.98V 1.372 V
VHYS 输入迟滞，VIOSEL = VSS V_I2C_Pullup = 1.08V 至 1.32V 0.020 V
VHYS 输入迟滞，VIOSEL = VDD1V8 V_I2C_Pullup = 1.62V 至 1.98V 0.098 V
IIH 高电平输入漏电流 VIH = 1.98V 0.5 µA
IIL 低电平输入漏电流 VIL = 0V 0.5 µA
IOL 开漏驱动强度 VOL = 0.4V，VIOSEL = VDD1V8，1.8V 模式 8 10 12.6 mA
IOL 开漏驱动强度 VOL = 0.4V，VIOSEL=GND，1.2V 模式 6.8 9 11.9 mA
USBA（DPA、DNA），USBB（DPB、DNB）
Zinp_Dx 接地阻抗，无上拉/下拉 Vin = 3.6V，VDD3V3 = 3.0V，USB 2.0 规范第 7.1.6 节(1) 390 kΩ
CIO_Dx 接地电容 在 240MHz 且驱动器为高阻态时使用 VNA 测得 10 pF
RPUI 上行端口上的总线上拉电阻器（空闲） USB 2.0 规范第 7.1.5 节(1) 0.92 1.1 1.475 kΩ
RPUR 上行端口上的总线上拉电阻器（接收） USB 2.0 规范第 7.1.5 节(1) 1.525 2.2 2.99 kΩ
RPD 下行端口上的总线下拉电阻器 USB 2.0 规范第 7.1.5 节(1) 14.35 19 24.6 kΩ
VHSTERM 高速端接电压 USB 2.0 规范第 7.1.6.2 节(1)，高速空闲状态下的输出电压 -10 10 mV
USB 端接
ZHSTERM_P 驱动器输出电阻（也用作高速端接） （VOH = 0mV 至 600mV）USB 2.0 规范第 7.1.1.1 节(1)，默认，U_HS_TERM_Px 设置 01 40.6 45 49.4 Ω
ZHSTERM_N 驱动器输出电阻（也用作高速端接） （VOH = 0mV 至 600mV）USB 2.0 规范第 7.1.1.1 节(1)，默认，U_HS_TERM_Px 设置 01 40.6 45 49.4 Ω
USBA、USBB 输入电平 LS/FS
VIH 高电平（驱动） USB 2.0 规范第 7.1.4 节(1)（在连接器处测量） 2 V
VIHZ 高电平（悬空） USB 2.0 规范第 7.1.4 节(1)（主机下行端口下拉电阻器启用，外部器件上拉 1.5kΩ ±5% 至 3.0V 到 3.6V）。 2.7 3.6 V
VIL 低 USB 2.0 规范第 7.1.4 节(1) 0.8 V
VDI 差分输入灵敏度（迟滞关闭） |(D+) - (D-)|；USB 2.0 规范图 7-19(1)；（在连接器处测量）VCM = 0.8V 至 2.0V 0.2 V
USBA、USBB 输出电平 LS/FS
VOL 低 USB 2.0 规范第 7.1.1 节(1)（在 RL 为 1.425kΩ 且连接到 3.6V 的条件下，在连接器处测量。） 0 0.3 V
VOH 高电平（驱动） USB 2.0 规范第 7.1.1 节(1)（在 RL 为 14.25kΩ 且连接到 GND 的连接器处测量。） 2.8 3.6 V
ZFSTERM 驱动器串联输出电阻 USB 2.0 规范第 7.1.1 节(1)，在 VOL 或 VOH 期间测得 28 46 Ω
VCRS2 输出信号交叉电压 根据 USB 2.0 规范第 7.1.1 节的图 7-8 测量(1)；不包括从空闲状态的第一次转换。DP 上带有外部 1.5kΩ 上拉电阻器，连接到 3.0V 1.3 2 V
VCRS 输出信号交叉电压 根据 USB 2.0 规范第 7.1.1 节的图 7-8 测量(1)；不包括从空闲状态的第一次转换 1.3 2 V
USBA、USBB 输入电平 HS
VHSSQ 高速静噪/无静噪检测阈值  USB 2.0 规范第 7.1.7.2 节（规格是指峰值差分信号振幅）(1)，在 240MHz 且振幅增大、
U_SQUELCH_THRESHOLD_Px 设置 100、VCM = -50mV 至 500mV 的条件下测量		 104 126 150 mV
VHSDSC 高速断开检测阈值 USB 2.0 规范第 7.1.7.2 节（规格是指差分信号振幅）(1)。(+22.4%)，
U_DISCONNECT_THRESHOLD_Px 设置 0111，VCM = 367mV 至 770mV		 697 732 760 mV
EQ_UHS USB 高速数据接收器均衡，（通过抖动间接测量） 240MHz，U_EQ_Px 设置 010 0.62 1.09 1.57 dB
USBA、USBB 输出电平 HS
VHSOD 高速数据信号摆幅 测量的峰峰值，10%，U_HS_TX_AMPLITUDE_Px 设置 0111，PE 禁用，测试负载是 DP 和 DN 上的理想 45Ω 接地电阻。  792 880 968 mV
VHSOL 高速数据信令低电平、驱动器关闭且端接打开（测量的单端） USB 2.0 规范第 7.1.7.2 节(1)，PE 禁用，测试负载是 DP 和 DN 上的理想 45Ω 接地电阻。  -10 10 mV
VCHIRPJ 主机/集线器线性调频脉冲 J 电平（差分电压）  USB 2.0 规范第 7.1.7.2 节(1)（PE 禁用。摆幅设置没有影响，但压摆率控制会有影响），测试负载是 DP 上的理想 1.5kΩ 上拉电阻。 700 900 1100 mV
VCHIRPK 器件线性调频脉冲 K 电平（差分电压） USB 2.0 规范第 7.1.7.2 节(1)（PE 禁用。摆幅设置没有影响，但压摆率控制会有影响），测试负载是 DP 和 DN 上的理想 45Ω 接地电阻。  -900 -760 -500 mV
VCHIRPK 主机/集线器线性调频脉冲 K 电平（差分电压） USB 2.0 规范第 7.1.7.2 节(1)（PE 禁用。摆幅设置没有影响，但压摆率控制会有影响），测试负载是 DP 上的理想 1.5kΩ 上拉电阻。 -900 -700 -500 mV
U2_TXPE 高速 TX 预加重 U_HS_TX_PRE_EMPHASIS_Px 设置 001，测试负载是 DP 和 DN 上的理想 45Ω 接地电阻。  0.62 0.9 1.2 dB
U2_TXPE_UI 高速 TX 预加重  U_HS_TX_PE_WIDTH_Px 设置 00（在 PE=2.5dB 设置 101 下测得），测试负载是 DP 和 DN 上的理想 45Ω 接地电阻。  0.25 0.35 0.41 UI
U2_TXPE_UI 高速 TX 预加重宽度 U_HS_TX_PE_WIDTH_Px 设置 01（在 PE=2.5dB 设置 101 下测得），测试负载是 DP 和 DN 上的理想 45Ω 接地电阻。  0.35 0.45 0.55 UI
U2_TXPE_UI 高速 TX 预加重宽度 U_HS_TX_PE_WIDTH_Px 设置 10（在 PE=2.5dB 设置 101 下测得），测试负载是 DP 和 DN 上的理想 45Ω 接地电阻。  0.44 0.55 0.67 UI
U2_TXPE_UI 高速 TX 预加重宽度 U_HS_TX_PE_WIDTH_Px 设置 11（在 PE=2.5dB 设置 101 下测得），测试负载是 DP 和 DN 上的理想 45Ω 接地电阻。  0.54 0.65 0.77 UI
U2_TXCM 高速 TX 直流共模 所有摆幅设置且 PE 禁用 100 200 300 mV
eUSB2 端接
RSRC_HS 高速发送源端接阻抗 eUSB2 规范第 7.1.1 节(2) 33 40 47 Ω
ΔRSRC_HS 高速源阻抗失配 eUSB2 规范第 7.1.1 节(2) 4 Ω
RRCV_DIF 高速差分接收器终端（中继器） eUSB2 规范第 7.1.2 节(2) 74 80 86 Ω
RPD eDP/eDN 上的下拉电阻器 eUSB2 规范第 7.3 节(2)，在 LS、FS 和 HS 期间有效  6 8 10 kΩ
RSRC_LSFS 发送输出阻抗 eUSB2 规范第 7.2.1 节(2)，表 7-13 TX 输出阻抗与规范 1.10 版相匹配 28 44 59 Ω
CIO_eDx 差分电容  在 240MHz 处使用 VNA 测得，驱动器高阻态（VCM = 120mV 至 450mV），差分测量。 3.7 5 pF
eUSB0、eUSB1 FS/LS 输入电平
VIL 单端输入低电平 eUSB2 规范第 7.2.1 节，表 7-13(2) -0.1 0.399 V
VIH 单端输入高电平 eUSB2 规范第 7.2.1 节，表 7-13(2) 0.819 1.386 V
VHYS 接收单端迟滞电压 eUSB2 规范第 7.2.1 节，表 7-13(2) 43.2 mV
eUSB0、eUSB1 FS/LS 输出电平
VOL 单端输出低电平 eUSB2 规范第 7.2.1 节，表 7-13(2) 0.1 V
VOH 单端输出高电平 eUSB2 规范第 7.2.1 节，表 7-13(2) 0.918 1.32 V
eUSB0、eUSB1 HS 输入电平
VCM_RX_AC 接收器交流共模（50MHz 至 480MHz） eUSB2 规范第 7.1.2 节（参考）(2)，适用于 120mV 至 280mV 的直流共模范围。（测试了 RX 功能，并特意进行了 TX 上升/下降时间不匹配和传播延迟不匹配测试） -60 60 mV
CRX_CM 接收中心抽头电容 eUSB2 规范第 7.1.2 节（参考）(2) 15 50 pF
VEHSSQ 静噪/无静噪检测阈值  eUSB2 规范第 7.1.2 节(2)，（在 240MHz 且振幅增大的情况下作为差分峰值电压测量），VCM = 120mV 至 450mV 47 66 83 mV
EQ_EHS eUSB2 高速数据接收器均衡，（通过抖动间接测量） 240MHz E_EQ_P1x 设置 0010 0.59 1.12 1.4 dB
eUSB0、eUSB1 HS 输出电平
VEHSOD 发送差分（端接） 测量的峰峰值，RL = 80Ω，E_HS_TX_AMPLITUDE_ Px 设置 100，理想的 80Ω Rx 差分端接负载 396 440 484 mV
E_TXPE 高速 TX 预加重 E_HS_TX_PRE_EMPHASIS_Px 设置 010 1.01 1.29 1.57 dB
(1) USB 2.0 Promoter Group 2000，USB 2.0 规范，USB 2.0 Promoter Group
(2) USB Implementers Forum (2018)。USB 修订版 2.0 规范的嵌入式 USB2 (eUSB2) 物理层补充，修订版 1.2，USB Implementers Forum
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