1996 年提出USB1.0时,USB接口的数据速率仅为1.5Mbps。随着USB协议的更新迭代,USB已经发展到USB4.0,且USB接口数据速率已增至惊人的40Gbps。
在如此高的数据速率下,通过当今设备中常用的传输介质(例如电缆、PCB走线和柔性PCB)很难维持USB信号完整性,这时就需要使用USB Redriver来改善高速USB的信号质量。
帝奥微推出针对笔电、电视、服务器、汽车和平板等领域的USB3.2 Gen1 Redriver DIO36812。系统信号衰减(包括串扰、反射、噪声和抖动等)会降低数据速率吞吐量,并可能导致USB3.2 Gen1信号不满足USB协议规范。
DIO36812是一款USB3.2 Gen1 Redriver, 它可用于帮助USB3.2 Gen1保持信号完整性,这对于实现最大数据吞吐量和USB3.2 Gen1信号电气合规性非常重要。
DIO36812关键特性
• 支持5.0Gbps USB 3.2 Gen1
• 支持低频周期信令(LFPS),具有快速的LFPS进入/退出时间
• 支持自动省电功能的模式切换
• 支持热插拔自动接收器检测
• 集成50Ω端接电阻,用于输入和输出
• 可编程输出去加重电平
• 1.8V单电源供电,超低功耗
• 直通式PCB布局的信号走线
• 0°C 至 85°C 工作温度范围
• 绿色封装:QFN4*4-24
DIO36812超低功耗
由于DIO36812的数据有效负载仅占用USB 3.2 Gen1接口的小部分时间,因此自动省电功能对于例如笔记本电脑等功耗敏感型应用十分有用。每当处于空闲状态的通道超过时间窗口情况下,相应的通道将自动进入省电模式。一旦在此检测到任何低频周期信令(LFPS)信号,通道将立即退出省电模式,并能够起到中继器的作用。在正常操作中,通过自动省电管理,DIO36812 在省电模式下的功耗可以比完全运行模式节省 90%以上。
A: 正常工作模式(Normal operation mode)
在正常工作模式下,芯片可以正常传输USB3.2 Gen1的信号。该模式下,信号丢失检测持续监控通道的输入信号幅度。正常工作模式下,DIO36812的实测功耗为245mW。
B: 省电模式(Power saving mode)
一旦通道上的输入信号幅度在预设时间窗口内低于预设的阈值,该通道的主链路断电,此后通道进入省电模式。在此模式下,信号丢失检测仍然监控输入信号幅度,同时接收器端接检测(Rx.Detect)正在持续监控终端 Rx 端接,决定输入端接是否需要变成高阻态并转至挂起模式。省电模式下,DIO36812的实测功耗为4.45mW。
C: 挂起模式(Suspend mode)
一旦接收器端接检测(Rx.Detect)到链路中断或通电后无法找到远程设备,相应通道将进入挂起模式。在此模式下,接收器端接检测(Rx.Detect)监控终端 Rx 端接。 一旦检测到端接电阻,相应的输入端接将被打开。挂起模式下,DIO36812的实测功耗为268uW。
D: 断电模式(Power down mode)
拉低PD#将使得DIO36812进入断电模式, DIO36812的功耗极低,实测功耗仅31uW。
从上图可以看出:在各个模式与对照产品PXXXX相比,DIO36812的功耗均明显优于对手。
不同插损线路是否添加,DIO36812的眼图效果对比
众所周知,USB眼图是衡量USB信号是否能很好的通过以及信号完整性的最重要的指标之一。眼图张开越大,对噪音和抖动的容许误差越大,同时接收器判断信号的准确度越高,对系统设计更友好,有更大的线损和寄生电容设计余量,布局和走线的容错率更高。
10dB 插损线路上没有DIO36812,眼图测试结果如下:
10dB插损线路上有DIO36812,眼图测试结果如下:
14dB 插损线路上没有DIO36812,眼图测试结果如下:
14dB 插损线路上有DIO36812,眼图测试结果如下:
由此可见:
10dB插损线路未使用DIO36812时,USB3.2 Gen1眼图很差;使用DIO36812后,USB3.2 Gen1眼图的指标完全符合规范要求。
14dB插损线路未使用DIO36812时,USB3.2 Gen1眼图几乎被淹没;使用DIO36812后,USB3.2 Gen1眼图改善明显。
DIO36812是帝奥微高速信号产品的又一块里程碑,填补了国内低电压/超低功耗USB 3.2 Gen1 Redriver的空白。作为帝奥微的战略产品线,Redriver产品系列还将持续加大投入,衍生更多品类的细分产品,进一步覆盖USB、HDMI、DP、PCIE等高速信号细分领域。
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