깨끗한 USB 타입-C™ 신호를 제공하는 방법
자료제공 : 텍사스 인스트루먼트(Texas Instruments)
10Gbps의 최신 USB 데이터 속도뿐만 아니라 데이터 트래픽을 전송하는 동일한 케이블을 통해 동시에 최대 100W 전력 공급이 가능한 USB 타입 C가 시장에서 빠른 성장세를 보이고 있다. 이러한 흐름에 따라 텍사스 인스트루먼트(Texas Instruments)가 USB 타입 C를 활용하는 방법에 대한 글을 작성했다.
USB 타입 C의 특징
USB 타입 C가 빠르게 성장하면서 통합된 인터페이스에서 단일 커넥터를 통한 데이터, 비디오, 오디오, 그리고 전력 제공이 가능해졌다. USB 타입-C는 10Gbps의 최신 USB 데이터 속도를 지원할 뿐 아니라 데이터 트래픽을 전송하는 동일한 케이블을 통해 동시에 최대 100W 전력을 공급할 수 있다. USB 타입-C는 위아래 구분 없이 어느 방향이든 플러그를 꽂아도 되며, 데이터 호스트와 디바이스 역할을 바꿀 수 있고 전력을 공급하거나 소비할 수도 있어 사용이 간편하고 유연성이 뛰어나다. 또한, 타입-C 인터페이스를 통해 고화질 비디오 프로토콜을 전송할 수 있으며, 여러 가지 전용 케이블과 커넥터를 사용할 필요가 없어 사용자 경험을 크게 간소화 및 향상시킨다. 앞으로 수년 내에 수십억 개의 기기가 USB 타입-C 인터페이스를 통해 서로 연결될 것으로 전망된다.
또한 Alt 모드(Alternate Mode)를 사용하여 디스플레이포트™, 썬더볼트, HDMI(High-Definition Multimedia Interface)와 같은 대중적인 다양한 프로토콜을 USB 타입-C에 통합할 수 있다.
그러나 4개의 고속 레인에서 이러한 다양한 프로토콜에 대한 신호 무결성을 보장하는 것은 설계자에게 어려운 과제이기도 하다.
업계 최초 USB 타입-C Alt 모드 멀티프로토콜 양방향 선형 리드라이버
TUSB544는 USB 3.1(5Gbps) 및 디스플레이포트 1.4(8.1Gbps)를 지원하는 업계 최초의 USB 타입-C Alt 모드 멀티프로토콜 양방향 선형 리드라이버이다. TUSB544는 USB 타입-C 커넥터의 신호 무결성 문제를 해결하여 USB 호스트 및 디바이스의 채널 손실을 보상함으로써 깨끗한 타입-C 신호를 출력한다. 디스플레이포트 소스 또는 싱크 디바이스의 경우 TUSB544를 USB 타입-C 케이블에 내장하면 더 긴 케이블을 사용할 수 있고 신호 품질을 향상시킬 수 있다.
TUSB544 활용사례
TUSB544를 시스템에 적용하는 사례는 아주 다양하다. 일부 CPU와 모바일 프로세서는 프로세서에 USB 타입-C 멀티플렉서를 통합하고, CPU는 4개의 디스플레이포트 레인과 2개의 USB 레인을 4 고속 출력으로 다중화 한다. 이때 각 레인은 개별적으로 USB 또는 디스플레이포트로 구성할 수 있다.
만약 TUSB544를 송신기 또는 수신기 쪽의 커넥터에 가까이 배치하면 4개의 USB 타입-C 레인을 소스와 싱크 디바이스에 의해 협상되도록 구성하여 프로토콜 요구에 따라 어느 방향으로나 신호를 리드라이브할 수 있다. 예를 들어 USB 타입-C의 신호는 전부 USB나 4레인 디스플레이포트 또는 2레인 USB 및 2레인 디스플레이포트가 될 수 있다. 그림 1은 리드라이버로 TUSB544를 사용한 엔드-투-엔드 USB 타입-C 솔루션이다.
TUSB544 선형 리드라이버는 설계 복잡성을 낮추고 시스템에 디바이스를 다양하게 배치할 수 있는 유연성을 제공한다. 이 디바이스는 링크 트레이닝에 투명하기 때문에 최소 비트 오류율을 가진 더 나은 채널을 구성해 깨끗한 비디오 디스플레이를 제공할 수 있기 때문에 디스플레이포트 애플리케이션에 많은 이점을 제공한다.
TUSB544의 다양한 특징
TUSB544의 또 다른 사용 사례는 케이블에 리드라이버를 내장하면 액티브 케이블을 생성해 USB 타입-C 케이블 길이가 확장되니 케이블 손실을 보상할 수 있다. 그림 2는 리드라이버를 내장하지 않은 3m USB 타입-C 케이블의 아이 다이어그램을 보여준다. 적색 원은 아이 다이어그램이 아이 마스크에 통과하지 못했다는 것을 나타낸다.
TUSB544를 USB 타입-C 고속 레인에 적용하고 TUSB211을 USB 2.0 레인에 적용하면 USB 타입-C 인터페이스에서 모든 USB 3.1, 디스플레이포트 및 USB 2.0 신호의 품질을 향상시킬 수 있다. 그림 3은 TUSB544 및 TUSB211을 사용한 USB 타입-C 액티브 케이블 솔루션을 보여준다.
그림 4에서 보듯이 3m USB 타입-C 케이블은 TUSB544를 추가한 후 뛰어난 성능으로 아이 다이어그램을 통과했다.
더 긴 USB 타입-C 케이블을 사용하려면 케이블 양쪽 끝에 2개의 TUSB544 리드라이버를 배치하면 충분한 채널 손실 보상을 제공할 수 있다. 5m USB 타입-C 케이블에 TUSB544를 각 끝 단에 배치했을 때 탁월한 성능을 달성하는 것을 그림 5에서 볼 수 있다.
TUSB544는 높은 유연성으로 USB 및 디스플레이포트 애플리케이션을 위한 USB 타입-C 신호를 리드라이브할 때 깨끗하고 탁월한 신호 품질을 제공한다. 또한 시스템이 적합성 테스트를 통과할 수 있게 도와주고 보다 우수한 상호운용성을 제공하며, USB 타입-C 시스템 성능을 향상시킨다.
