高清音視系統(tǒng)高速HDMI接口設(shè)計(jì)方案

HDMI 在成為消費(fèi)電子的標(biāo)配接口后也在其它領(lǐng)域如車載顯示中逐漸得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于原先不是專業(yè)從事消費(fèi)音視頻領(lǐng)域的設(shè)計(jì)工程師來說，設(shè)計(jì)高頻率HDMI接口有一個(gè)學(xué)習(xí)和實(shí)踐的過程。文章以ADV7842/ADV7511參考設(shè)計(jì)方案實(shí)例介紹了HDMI輸入和輸出接口的設(shè)計(jì)和基本要求，HDMI兼容性測(cè)試（HDMI Compliance Test ）的要求，以及常見的問題和推薦的解決方法。

　　近兩年HDMI 的應(yīng)用得到了極大的普及。它已遠(yuǎn)遠(yuǎn)走出了傳統(tǒng)的電視、投影儀、游戲機(jī)和A/V放大器（A/V receivers）的范圍而變成了高清數(shù)位相機(jī)和家庭攝像機(jī)的必備接口。它在智能手機(jī)和車載顯示的應(yīng)用也正在蓬勃興起。設(shè)計(jì)工程師必須對(duì)HDMI輸入和輸出接口的設(shè)計(jì)要求和兼容性測(cè)試（HDMI Compliance Test ）有一個(gè)基本的了解，從而在設(shè)計(jì)電路和PCB的設(shè)計(jì)時(shí)可提前周全考慮以避免重復(fù)設(shè)計(jì)。

　　HDMI I/O端和電源的設(shè)計(jì)

　　ADV7842 是一款集成了模擬（CVBS，RGB，和YPbPr）和HDMI receiver（HDMI Rx）輸入的視頻I/O芯片。ADV7511 是一款HDMI transmitter 芯片。下面借用以這兩款芯片做成的HDMI I/O參考線路討論高速高精度視頻PCB設(shè)計(jì)時(shí)最常見的問題和推薦的解決方法。圖1為ADV7842-ADV7511 AV參考線路方框圖，圖2為ADV7842-ADV7511 AV參考線路實(shí)際PCB。

　　圖1 ADV7842-ADV7511 AV參考線路方框圖

　　圖2 ADV7842-ADV7511 AV參考線路實(shí)際PCB

　　HDMI輸入端

　　在PCB上HDMI連接端子（HDMI connector）到HDMI Rx 數(shù)據(jù)輸入管腳的長(zhǎng)度應(yīng)減至最短，所以HDMI Rx 芯片置放的位置應(yīng)盡量靠近HDMI連接端子，如圖2所示。過長(zhǎng)的連線會(huì)受其他外部源的影響而產(chǎn)生噪聲。連線短，也有助于控制差分阻抗。HDMI TMDS傳輸線的差分阻抗要控制在100Ω左右。差分阻抗與板材、板厚、疊層結(jié)構(gòu)、線寬、線距都密切相關(guān)。建議用戶跟制板商協(xié)商相關(guān)參數(shù)， 在設(shè)計(jì)時(shí)即有所考慮， 避免再次改板或者調(diào)整設(shè)計(jì)。

　　HDMI接收器電源

　　為了達(dá)到好的（尤其是傳輸速度快的高清信號(hào)時(shí)）設(shè)計(jì)性能，HDMI Rx的供電電源的設(shè)計(jì)和布板合理性非常重要。典型的HDMI Rx電源設(shè)計(jì)要注意到的問題：

　　•模擬線路電源：HDMI Rx 模擬線路 部分

　　–設(shè)計(jì)時(shí)注意將重要電源與其他的1.8V電源用磁珠隔離開來。

　　–電源需配置旁路電容（ADV7842是用10 nf和100nf），電容離電源管腳越近越好。

　　–在接近電流源的地方置放一個(gè)大的去耦電容（例如 10uF）。

　　•數(shù)字線路電源：HDMI Rx 數(shù)字線路部分

　　–設(shè)計(jì)時(shí)注意將重要電源與其他的

　　3.3V電源用磁珠隔離開來。

　　–電源需配置旁路電容（ADV7842是用10 nf和100nf），電容離電源管腳越近越好。

　　•在設(shè)計(jì)電源PCB布板的時(shí)候請(qǐng)?zhí)貏e考慮以下幾點(diǎn)：

　　–建議采用獨(dú)一的接地層（single ground plane）。

　　–在阻抗匹配允許的情況下盡量考慮用頂層或底層作電源和接地層。

　　–在阻抗匹配允許的情況下考慮用盡可能薄的電介質(zhì)層將電源層和接地層隔開。

　　–在PCB電源層中：應(yīng)該盡量避免在其它層上以單線連接電源層。如果不可以避免，應(yīng)該增加適當(dāng)?shù)呐月冯娙荩╞ypass capacitors）。為大電流的供電電源走線時(shí)， 需考慮其上的電壓降。如果某一電源不可以用電源層相連，則用盡可能粗的走線連接，以盡量降低走線阻抗。電源層上未利用的區(qū)域， 盡量用地層填充。不同層的電源（比如在模擬電源上方的數(shù)字電源層）的耦合應(yīng)盡量避免。電流的返回路徑應(yīng)確保是低阻抗。

　　•采用旁路電容時(shí)的注意事項(xiàng)：

　　–旁路電容應(yīng)置放在離管腳盡可能近的地方。

　　–連接管腳的線應(yīng)盡可能短而寬。

　　–連接地的線也應(yīng)盡可能短而寬。

　　–每個(gè)pad在可能的條件下用多于一個(gè)的via但via之間的間隔應(yīng)至少 和 via的深度一樣。