設計注意事項

除了上面討論的主要模塊外，還需要特別注意以下三個元件：其中兩個用于保護組件免受電磁脈沖影響，另一個可幫助提升整體系統性能。

防護注意事項

由于USB端口是暴露在外的，所以當用戶插入和拔出線纜時，必須要防止發生意外的靜電釋放(ESD)，但不同的引腳可能需要的ESD解決方案也不盡相同。在千兆數據傳輸速率下，設計人員必須采取特殊的預防措施來保持信號的完整性。需確保所有添加到高速數據通道的電路（比如ESD保護電路）引入的線路電容非常小，此外還必須在整個信號回路中保持阻抗匹配，如果不匹配，可能會導致信號抖動并降低信號質量。而SBU和CC等數據傳輸速率低的引腳，對于電容增加或阻抗不匹配沒有那么敏感。

共有八個TX/RX引腳在USB模式和HDMI模式下充當高速數據通道：包括用于USB操作的USB 3.1通道、三個TMDS通道以及用于HDMI AM操作的時鐘通道。

Texas Instruments推出的TPD4E02B04 瞬態電壓抑制器（TVS）可保護高速數據引腳。此器件是一個四通道雙向ESD保護二極管陣列，每個通道還擁有僅0.25pF的I/O電容。其行業標準USON-10封裝采用直通布線，可實現走線阻抗匹配。

下文將會討論用于低速引腳ESD保護的其他器件。

防止VBUS發生短路

USB Type-C接口的引腳間距通常只有0.5mm，與之前Type-A接口相比，引腳間更容易發生短路。SBU和CC這類與VBUS相鄰的引腳就很容易短路，尤其在USB或HDMI端口支持完整USB PD規范時，短路風險就更高了，因為這種情況下VBUS引腳的電壓可達到22V。這種持續性的電壓不僅可以短時間內出現在相鄰引腳上，在進行熱插拔的過程中甚至可以產生高達44V的瞬態電壓。

Texas Instruments(TI)的TPD8S300 USB端口保護器（見圖1），可為CC和SBU引腳上發生的VBUS短路事件提供過壓保護，還能防止發生電壓振鈴。雖然這些引腳不像前面討論的高速引腳對電容增加那么敏感，但是它們同樣需要ESD保護。TPD8S300可以保護SBU和CC引腳，并為兩個USB 2.0 D+/D-引腳對提供額外的ESD保護。

圖1：TPD8S300內部結構圖顯示了保護SBU和CC引腳不受VBUS短路影響的直插式FET和控制電路，并增加了四個額外的ESD保護通道（來源：Texas Instruments）

信號衰減補償

通過添加組件來防止ESD和VBUS短路會對高速HDMI或USB信號產生影響：盡管設計人員已盡了最大努力，但是實際使用時信號質量還是不可避免地受到影響，這是因為IC引腳寄生電容、PCB走線等因素都會影響信號到達輸出引腳時的質量。

對于信號鏈路，在Type-C接口前增加信號中繼器，是確保高數據速率下維持信號質量良好的最有效方法。信號中繼器會放大輸出信號，通過線性均衡來補償通道信號的衰減。對于采用USB Type-C接口的應用，在線纜質量不好或長度非常長時，它還可以幫助通過兼容性測試并提高設備間的互操作性。

TI推出的TUSB1046模擬和數字交叉點IC集成了備用模式多路復用器和信號中繼器，其中線性信號中繼器支持備用模式下每個通道高達8.1Gbps的數據傳輸速率，足以滿足HDMI 1.4規范的3.4Gbps需求。盡管TUSB1046最初是為DisplayPort而設計的，但是它與協議無關。圖2顯示的是適配三個HDMI TMDS通道和TMDS時鐘的DisplayPort四通道設置。

圖2：針對HDMI AM應用配置的TUSB1046信號中繼開關：此器件還支持正常模式下的USB 3.1 SuperSpeed+標準（來源：Texas Instruments）

未來發展趨勢

USB Type-C最新修訂版應用廣泛，正逐漸在成為消費電子設備（比如筆記本電腦、智能手機）的高速數據通信標準。USB Type-C備用模式讓HDMI成為目前最新的高速數據通信標準，它還規定了在USB Type-C應用中的使用規范。設計人員期待Type-C在備用模式的加持下，能夠支持除DisplayPort、Thunderbolt、MHL和HDMI以外的更多流行音頻標準。

HDMI的流行推動了支持HDMI專用備用模式的器件快速面市，不管具體的電路設計是怎樣的，本文討論的許多問題都是任何類型系統都面臨且必須解決的基本工程問題。