[参考译文] HD3SS3220：USB 的只有一侧能够以10Gbps 的速度正常工作

尊敬的 Huang：

1. TUSB1002RGER 和 HD3SS3220IRNHR 之间是否需要耦合电容？ 或直接直流耦合？

有几种方法可以处理1002A 和3220的交流耦合。 您可以在1002A 和3220之间对 TX 和 RX 线路进行交流耦合、这样就可以了。 或者、您可以在3220和 USB 连接器之间对 TX 和 RX 线进行交流耦合。 我为第一个实现方案绘制了一个示例图。

在原理图中、我无法判断电容器的值是多少、但我看到、TX 线在3220的两侧进行了交流耦合。

您能否分享这些电容器的容值？ 您需要将 TX 线路上的总电容保持在75nF 以上、因此这些电容器可能会违反该规格。

2. HD3SS3220IRNHR 的 RX1和 RX2是否需要耦合电容器？

RX 线路不需要电容器。 如果您包含电容器、则使用330nF 作为其值。

3. 我是否需要确保 VDD5引脚电压在 VCC33引脚上升之前保持稳定2ms？ VCC33我们使用慢速上升而不是延迟上升。 缓慢上升是否可行？

是的、您需要确保 VDD5在 VCC33之前的2ms 内保持稳定、因为 ENN_CC 已接地。 数据表中的信号图如下所示：

只要您遵循 数据表中的时序、就应该可以实现缓慢上升(VCC33在 VDD5达到3.3V 后的0.4V 2ms 内达到3.3V)

4. HD3SS3220IRNHR 的 VBUS_DET 引脚与5V 电压相连、是否需要控制 VBUS 的时序？ 它现在已失控。

 由于作为 UFP 运行、因此无需控制 VBUS。 如果是 DFP、则需要控制 VBUS 时序。

5. 我们不使用3.3V 电压、而是使用3.0V。 这是否会产生影响？

3220上的3.3V 电源可以接受3V 电压、因此这应该不是问题。

此致！

谢恩

尊敬的 Shane：

HD3SS3220IRNHR TX 线两侧的电容值为220nf、如下图所示。

原理图中的电容224显示22*10^4=220000pf=220nf
原理图中的电容104显示：10^4 =100000pf=100nF

根据您的回复、我们将优化启动电压3V 和5V 的时序、然后进行测试。 感谢您的回答。

尊敬的 Huang：

如果您在测试后发现同样的问题、敬请告知。

此致！

谢恩

尊敬的 Shane：

我已经尝试优化5V 和3V 的启动时序、现在延迟为3.6ms、但问题尚未解决。还有其他需要注意的地方吗？

今天我还发现了一些问题,不同的 PC 主板有不同的测试结果，我确定我插入了一个 USB(10Gbps)端口。

上述测试存在兼容性问题、此问题的一般原因是什么？

尊敬的 Huang：

Type-C 电缆的方向 通过 CC1/CC2线进行通信。 如果 电压轨时序正确、但  在一个方向上仍然无法检测到连接的主机、 则我怀疑 CC 协商存在问题。 您能否在连接主机后在 CC1和 CC2上显示信号？

接下来的问题是、您是否尝试通过 USB-C 连接传输视频数据？ 如果是这种情况、您可能需要一个交替模式转接驱动器/多路复用器、例如 TUSB1064。

此致！

谢恩

尊敬的 Shane：

下面是我在测试后制作的表：连接主机后、CC1/CC2/dir 对应 HD3SS3220的引脚电压。

如何查看 USB-C 协商成功？ 观察 CC1和 CC2的电压似乎没有问题。 以 Prime Z700-P 主板为例、 它可以识别 usb3.1 (10Gbps)、但当 dir 为低电平时、它不能正常工作、并且无法持续输出 USB 信号。

下面是一个简要的产品方框图。 与 TUSB1002RGER 相比、TUSB1064在信号性能方面是否更合适？ 我认为它有更多的 DP 端口、而我的产品不需要 DP 端口。

谢谢

黄

尊敬的 Huang：

与 TUSB1002RGER 相比、使用 TUSB1064在信号性能方面是否更好？ 我认为它有更多的 DP 端口,而我的产品不需要 DP 端口。

您是如何通过 Type-C 连接器传输视频的？ 这通常是使用 DisplayPort 交替模式完成的。

从您提供的表中可以看出、方向似乎协商正确(DIR 在一个方向中变为高电平、在另一个方向中变为低电平)。 我遇到的问题是您正在通过 HD3SS3220传输视频、该 MUX 不用于通过 Type-C 接口传输视频。 这可能是英特尔主板根本无法通过视频的原因。

您需要 一个 PD 控制器来通过 CC1/2线路协商 DP 交替模式。 3220内集成的 CC 控制器无法协商交替模式。 此外、3220不具备处理 DP 交替模式所需的引脚分配多路复用的功能。 您需要像 TUSB1064这样的 DP 交替模式多路复用器、以便正确多路复用数据和 SBU 通道。  

我从您的图中看到您的视频接收器使用了 HDMI。 是否 尝试通过 Type-C 接口传递 HDMI 信号？ 此外、如何处理翻转方向的 SBU/AUX 多路复用？

此致！

谢恩

尊敬的 Shane：

  ->如何通过 Type-C 连接器传输视频？ 这通常是使用 DisplayPort 交替模式完成的。

视频和音频数据将进入 FPGA 芯片、FPGA 芯片内的 USB IP 内核、音频和视频信号通过 USB IP 内核 LED Rx、TX 差分引脚和 USB Type-C 接口进行交互。

视频使用 UVC 协议按照 USB 协议传输视频。

音频使用 UAC 协议来根据 USB 协议传输音频。

UVC 和 UAC 是 USB 规范下的两种协议、即协议器件类规范。

  ->从您提供的表中,方向似乎是正确的协商( DIR 在一个方向为高,在另一个方向为低)。 我遇到的问题是您正在通过 HD3SS3220传输视频、该 MUX 不用于通过 Type-C 接口传输视频。 这可能是英特尔主板根本无法通过视频的原因。

我们使用英特尔的 FPGA 开发板来验证产品的可行性。 下面附上了开发板和测试执行器表的电路原理图。 英特尔的 FPGA 开发板还使用 HD3SS3220+TUSB1002RGER。 如果 PC 的主板是 Intel NUC11PABi5、开发板的两侧都可以输出4K60帧的视频数据。 唯一的缺点是,如果电脑的主板是华硕 PRIME Z700-P ,有一个问题,只有一个侧将工作. 我们还测试了很多计算机主板,为了降低数据的复杂性,execl 表只列出了两个,到目前为止只发现华硕 Prime Z700-P USB 只是问题的一方面。 也不排除华硕 Prime Z700-P PC 主板出现故障。

除了 USB 的正面和背面是否可以工作外、另一个问题是兼容性。 不同的 PC 主板或使用不同的 USB 电缆会有不同的结果。 公司自制的主板无法识别英特尔 NUC11PABi5上的 usb3.1 (10Gbps)、而英特尔开发主板可以通过 USB 端口识别和输出4K60帧的视频。 我用于电路板的方案与开发板的方案类似。 我们没有在 PCB 上进行 USB 信号完整性测试。 我怀疑这里出了问题。 PCB 设计可能不好。 TI 是否提供相关的 USB (10Gbps)信号完整性检测服务？

PS：问题主要发生在 USB 以10Gbps 速率运行、5Gbps 速率运行时。

e2e.ti.com/.../TI-test.xlsx

e2e.ti.com/.../3554.intel-fpga-development-board-schematic-diagram.pdf

谢谢

黄

尊敬的 Huang：

感谢您的澄清。 我们通常会看到 DP 交替模式用于 Type-C 连接器上的视频、而不是 UVC、因此我假设这 就是您的预期。

在10G 速率下、PCB 布线中的插入损耗将高于5G 速率。 对于10G 信号、布线可能过长。 我有几个问题要估算 PCB 中的迹线损耗、

1.您使用什么材料进行 PCB 布线？

2.超高速信号的布线长度是多少？

如果信号在5G 传输但不在10G、则原理图可能不会显示出布局问题。 您是否能够共享此设计的布局？ 您可以通过在 E2E 上向我发送朋友请求来指示给我发送布局文件。 如果您不希望 在公共论坛上共享您的文件、这可能会有所帮助

此致！

谢恩

尊敬的 Shane：

 ->  1.您使用什么材料进行 PCB 布线？

PCB 布线的材料不是全部都是铜吗？  还有其他材料吗？   

 ->   2.超高速信号的布线长度是多少？

在附件的执行器表中，我计算了英特尔开发主板和自制主板的每根电缆的长度。 x 列和 y 列显示总长度值。

通过分析执行表中的数据、我发现英特尔的开发主板在线路等距设计方面优于公司主板。 这是问题的原因吗？

e2e.ti.com/.../4747.TI-test.xlsx

我暂时没有获得该公司发送布局设计文件的权限。

谢谢

黄

尊敬的 Huang：

PCB 布线材料是否全是铜？  还有其他材料吗？   [/报价]

PCB 可能使用不同的迹线材料、这些材料会影响迹线中的损耗。 标准材料通常为 FR4、但也有诸如 Megtron 的低损耗选件。 您的电路板走线长度相对较小(约3英寸)、因此我认为 TUSB1002不会造成电路板插入损耗、从而无法提供补偿。 您是否尝试过1002上的不同 EQ 值以了解信号是否以10G 速率通过？

[报价 userid="593330" url="~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1321318/hd3ss3220-only-one-side-of-usb-is-able-to-work-properly-at-10gbps-speed/5054701 #5054701"]我发现英特尔的开发主板在线路等距设计方面优于公司主板。 这是问题的原因吗？

在10G 速率下、可能就是这种情况。 如果可能、我建议将布线长度匹配在10mil 以内。

由于您无法共享布局文件、我有一些建议来尽量减少高速布线中的信号反射。

1.确保布线上使用的电容器尺寸为0201。 这将使它们在尺寸上与迹线相似。

2.尽量减少高速布线中的过孔数量。 我们通常建议在10G 布线上最多保持两个过孔。

3.在高速布线下方以及尽可能在差分对之间保留一个实心接地层。  

此致！

谢恩

尊敬的 Shane：  

  ->  PCB 可能使用不同的迹线材料,这些材料会影响迹线中的损耗。 标准材料通常为 FR4、但也有诸如 Megtron 的低损耗选件。  

由于流行的科学,我们学到了一些知识。 我们使用的材料是 FR4、我们将尝试在下一版本的 PCB 中使用 Megtron。

  ->  您的电路板走线长度相对较小(约3英寸)、因此我认为 TUSB1002不会造成电路板插入损耗、从而帮助进行补偿。 您是否尝试过1002上的不同 EQ 值以了解信号是否以10G 速率通过？

我未在1002中尝试不同的 EQ 值、是否需要尝试所有16个 EQ 值？ 这是有点太多了,我需要一些时间来完成它。

  ->  在10G 可能是这种情况。 如果可能、我建议将布线长度匹配在10mil 以内。

我们将控制 下一版本 PCB 的10mil 内长度。

  ->   1. 确保布线上使用的电容器尺寸为0201。 这将使它们在尺寸上与迹线相似。

电流电容器大小为0402、对于下一版本的 PCB、我们将其修改为0201。

  ->  2.尽量减少高速布线中的过孔数量。 我们通常建议在10G 布线上最多保持两个过孔。

PCB 板中的 USB 链路只有2个过孔、是否可以理解为最好不要使用过孔？ PCB 目前使用一个8层电路板。 如果有过孔、信号质量是否与过孔层数有关？

布局文件已发送。 请在有时间的时候看一下。 非常感谢。

谢谢。

黄  

尊敬的 Shane：

关于 USB 只有一侧可以正常工作的问题、我仔细观察了英特尔开发板的布局文件、发现 USB 一侧的差分总线通过两个过孔、另一侧通过四个过孔、 这将导致插入损耗、这可能是正插入和负插入之间不一致的来源。 当我将 EQ 设置设为11时、只有英特尔开发板的一侧可以工作的现象通常消失了。 现在 USB 的两侧都可以正常工作、 EQ 值调整有效。

通过您发送给我的布局审核文件、我发现该公司的 PCB 在差分高速布线中存在许多问题。 我们将根据您的建议在下一版本中进行修改。 感谢您在此期间的答复。

谢谢。

黄  

尊敬的 Shane：

我仍然有一些 PCB 布线问题、是否需要为类似的 PCB 问题打开一个开机自检？ 因为我注意到我提出的问题偏离了标题。

  差分总线哪种合适的布线宽度和布线间距设计？
TUSB1002A 文档是指迹线宽度为4mil、迹线间距未找到、并且与其他高速差分总线的距离是迹线宽度的3倍；
HD3SS3220文档参考迹线宽度为6mil、迹线间距为8mil、与其他高速差分总线的距离为迹线宽度的5倍；
布线 宽度越小、布线间距越小、传输过程中差分信号的信号衰减和失真是否会越小？  如果是、我将使用4mil 作为迹线 宽度和迹线 间距、只有当迹线 宽度或迹线间距低于4mil 时、生产成本才会显著增加。

谢谢。

黄  

尊敬的 Huang：

我仍然有一些 PCB 布线问题，是否需要为类似的 PCB 问题打开一个帖子？ 因为我注意到我提出的问题偏离了标题。

可以在该主题中提出与您的问题相关的任何问题。 如果您创建了一个新主题、请链接该主题以获取有关设计的上下文。

布线 宽度越小，布线间距越小，传输过程中差分信号的信号衰减和失真是否会越小？

它实际上与此相反。 较小的布线宽度会增加 插入损耗、因为信号通过的横截面面积较小。  布线宽度和间距会 影响高速对的差分阻抗。  对于 USB3信号、 您需要以90欧姆差分阻抗为目标。

此致！

谢恩