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最新的高清晰度多媒體接口(HDMI)1.3標準的數(shù)據(jù)速率達到了3.4Gbps，是以前HDMI1.0 - 1.2標準的兩倍。更高的數(shù)據(jù)傳輸速率為設(shè)計具有低電容且能保證足夠的信號完整性的穩(wěn)定電路板帶來了新的挑戰(zhàn)。尤其對實施強大的靜電放電(ESD)保護解決方案尤為重要。通過選擇合適的解決方案可以簡化HDMI系統(tǒng)設(shè)計中的ESD保護。TE電路保護的ESD和過電流保護參考設(shè)計符合HDMI1.3在 3.4GHz條件下的規(guī)范，滿足IEC61000-4-2關(guān)於ESD保護規(guī)范的要求，優(yōu)化電路板空間，所有這些都有助於最大程度地減少設(shè)計人員的風險。本文探討了在HDMI1.3系統(tǒng)中設(shè)計ESD保護的要求和缺陷。 概述 在高清晰度視頻系統(tǒng)中添加ESD保護引發(fā)了許多可能增加成本和上市時間的復雜且令人睏惑的問題。 最簡單的方法可能無法提供足夠的ESD保護性能或最佳的電路板占用空間。在其他一些情況下，那些在一開始似乎是最好的ESD保護解決方案，后來發(fā)現(xiàn)需要多次電路板繞線來確保滿足適當?shù)臅r序。提供充分的保護通常意味著要在尺寸、ESD保護性能和實施的便利性之間做出權(quán)衡。直到現(xiàn)在為止一直都是。 本文的目的是要討論為HDMI1.3系統(tǒng)實施強大的ESD保護的復雜性主要成因-運行速度，以及提供充分保護所必須考慮的設(shè)計標準。 HDMI的運行速度究竟是多少？ HDMI速度的反映方式有多種，因此設(shè)計人員很難選擇適當?shù)腅SD解決方案。最新的HDMI標準，HDMI1.3的運行速度通常被定為在340 Mpixels/s下高達10.2Gbps。這是對系統(tǒng)運行速度的準確描述，但是沒有對最小化差分信號傳輸(>真美妙S)的速度進行描述。>真美妙S的速度也必須加以考慮，以選擇一個適當?shù)腅SD保護解決方案。 如前所述，按照HDMI1.3規(guī)范，系統(tǒng)運行速度在340Mpixels/s下高達10.2Gbps。關(guān)鍵詞是“運行速度高達”。這僅僅意味著接口會根據(jù)所連接的發(fā)射機和接收機的視頻功能而改變其時鐘頻率。因此，這兩個連接設(shè)備的分辨率或色彩深度越高，時鐘頻率就會越高。HDMI僅需要在足以傳輸所需的像素量的速度下運行，以驅(qū)動顯示設(shè)備(顯示器、液晶電視等)。例如，如果一臺高清晰度數(shù)字視頻光盤(DVD)播放器和液晶顯示器(LCD)在播放高清晰度視頻時以48位色彩深度的1080P全屏運行，將會比播放480i標準清晰度的DVD時需要處理更多的信息。 表1顯示了每種分辨率和相應(yīng)的每行像素和每幀行數(shù)。對於表1列出的每一個色深，都有一個相應(yīng)的為每個像素顏色而傳輸?shù)木幋a比特數(shù)。需要從HDMI發(fā)射器發(fā)送至HDMI接收器的數(shù)據(jù)量可以被解釋為這些變量之間的關(guān)係，包括更新屏幕所需的幀數(shù)。表2描述了這種關(guān)係： HDMI數(shù)據(jù)傳輸速率=X*Y*F*B 其中： X=每行像素數(shù) Y=每幀行數(shù) F=每秒幀數(shù) B=每像素編碼比特數(shù) HDMI的物理數(shù)據(jù)接口包含四個最小化差分信號傳輸(>真美妙S)對：三個數(shù)據(jù)差分對通道和一個時鐘差分對通道，如圖1所描述。 如圖1所示，三個TDMS對需要能夠發(fā)送和接收高達10.2Gbps的帶寬。因此，三個>真美妙S信號對每一個都必須能在 10.2Gbps/3=3.4Gbps(或GHz)下進行信號通訊。 為了說明鏈路數(shù)據(jù)速率和物理>真美妙S對之間的關(guān)係，表3結(jié)合了表2中的信息與>真美妙S對信號速度，以及相應(yīng)的信號時鐘速度。 設(shè)計人員通常也註意到HDMI1.3規(guī)范指定的340MHz >真美妙S時鐘速率比數(shù)據(jù)或信號速率要慢的多。在標準的24位/像素的色彩深度下，通過>真美妙S對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)等同於每像素30比特的編碼數(shù)。因此，三個 >真美妙S通道的每一個通道都必須在一個“系統(tǒng)”時鐘周期內(nèi)傳輸10比特。 因而信號時鐘和數(shù)據(jù)傳輸率相當於“系統(tǒng)”>真美妙S時鐘速率的十倍。此外，對於更高的色彩深度，信號時鐘速率會更高，以適應(yīng)傳輸更多每像素編碼比特數(shù)。上面描述了鏈路數(shù)據(jù)速率、>真美妙S信號速率和“系統(tǒng)”>真美妙S時鐘速率之間的關(guān)係。 總之，HDMI運行的速度取決於發(fā)射器和接收器的功能，以及信號源的分辨率和色彩深度。 >真美妙S對運行的速度高達3.4GHz。 HDMI系統(tǒng)添加ESD保護時應(yīng)註意的時序和性能問題 HDMI系統(tǒng)添加ESD保護時，關(guān)鍵要考慮額外的電容和電感對高速>真美妙S對上所保護設(shè)備時序的影響。在>真美妙S對上以高達3.4GHz的速度運行，線路上任何額外的阻抗都能使信號失真，導致： • 滿足上昇時間和信號電平所需的眼圖難度更大， • 在電路板設(shè)計上限制增加，且 • 系統(tǒng)級性能更低 為了盡量減少對這些高速線時序的影響，關(guān)於ESD保護器件需要做四個關(guān)鍵的技術(shù)方面的考慮。 1. 低電容 2. 低插入損耗 3. 穩(wěn)定的電容與頻率關(guān)係 4. 良好的佈局，為3.4GHz運行速率提供足夠的裕度 1. 低電容 HDMI的時序性能通常以眼圖來衡量。眼圖是用來提供時序和電平誤差的精確直觀顯示的時序分析工具。眼圖中部的灰色區(qū)域代表了HDMI1.3規(guī)范。當眼線延伸至灰色區(qū)域，容錯裕量越小。眼寬是度量數(shù)據(jù)線穩(wěn)定的時間長度的良好工具，如果存在任何錯誤。眼高是信號的水平或幅度的衡量。 由於HDMI的>真美妙S對為差分信號，盡量減少信號對之間和信號對地電容很重要，以確保信號的上昇和下降時間滿足規(guī)范。最佳的方式是，電容應(yīng)盡量低，以使設(shè)計人員有盡可能多的裕度。 |
