模拟: 对于采用双向自动检测IC TXB0104在电平转换端口传输中组态的分析

Abstract

TXB0104是应用在AM3352（Sitara MCU/MPU等）和EMMC (嵌入式多媒体存储卡)芯片之间通信的双向自动检测电平转换芯片。当系统的软件资源配置不足，需要电平转换芯片自己识别信号传输方向的时候，需要注意外部硬件设计，不然可能会出现挂载时好时坏的失效情况。

问题背景：

EMMC与AM3352挂载失败，定位为TXB0104工作异常。实测中发现如图中线路所示：

1.只有D0通道无信号，因为将D0数据线由主芯片（AM3352）侧飞线到EMMC，D0开始传输数据信号，eMMC挂载正常（该情况下在AM3352侧也能测到D1/2/3的数据波形）；

2.将D0飞线跨过该转换芯片，同时断开D2（在转换芯片与eMMC之间），挂载失败；——综合1、2，说明D2在挂载的时候需要使用到，同时在双向电平转换芯片中D2通道正常；

3.将D0和D2数据线在U7中对应的电平转换通道中交叉焊接，测试D0无信号（D0无信号的时候D1/2/3也无波形），eMMC挂载失败；

4.将D0飞线跨过该转换芯片，同时将D2数据线连接U7的D0通道，可以正常挂载上；——双向电平转换芯片中D0通道正常，但连接上D0数据后异常；

图1.异常板子的电路图

挂载时好时坏的板子分别在正常时、异常时的D0信号波形如下

图2.正常（上）和异常（下）挂载的板子传输信号D0通道波形

问题聚焦：

检查线路图后发现, OE上拉到3.3VCCB。规格书明确指出，针对在上电过程中，OE在电源稳定之前必须保持低电平。

图3.规格书中声明OE的上电时序

现同时通过原始电阻分压采样VCCB上电时序和OE的管脚波形，发现OE与VCCB同时上电。

图4. 原始电阻分压时序展开：OE与VCCB同时上电

VOLB识别低电平的状态在3.3V供电状态最高为0.4V，因此要延长VOE保持低电平的时间，让IC保证识别到低电平状态。

图5.高低电平阈值比较

整改方案：

为了能保证OE在上电期间保持足够的低电平，建议将R24电阻替换成1uF的电容。利用电容替代电阻的方法可以适当增加RC时间常数来稳定OE保持低电平的时间。

图6.原始电路基础上的整改方案

重新通过原始电阻分压采样VCCB上电时序和OE的管脚波形，发现换成1uF电容电压时序展开（t=1/RC），在VCCB稳定后OE保持低电平(＜0.35VCCB)的时间约为320us，挂载异常不再复现。

图7.enable建议时间

图8.VCC与OE爬升时间拉长

分析总结：

经过测试分析，延长OE的低电平时间可以有效地避免MCU和EMMC芯片握手失败。

这种导致芯片传输挂机失败的原因是由于TXB0104在上电期间的传输口是不定态所致。

如果TXB0104的OE脚没被拉低，则在上电期间传输口A,B会处于不定态（低电平，高电平或高阻态），此时要求和传输口A，B相连的EMMC和MCU相应I/O口此刻应保持确定的高阻态，以确保上电期间EMMC和MCU的I/O口不会被短路。 如果TXB0104的OE脚在上电期间被拉低（将对地电阻换成电容），则传输口A,B是处于确定的高阻态，对相连的EMMC和MCU的I/O没有影响，信号就能正常传输。

所以在OE端口挂电容能保证上电期间传输口确定的高阻态，故障因此得以消除。

为了简化用户系统的设计分析，下面通过一个流程图来梳理TXB0104的I/O口各个状态对应系统的应用可能，避免类似的不定态传输导致信号判断失误。

图9.I/O端口状态流程图