以TFP401A為核心的DVI接口應(yīng)用系統(tǒng)

　　2.3 TFP401A芯片的供電與退耦

　　基于TFP401A的系統(tǒng)主要分成模擬比較器、鎖相環(huán)回路(PLL)、數(shù)字電路和輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)器四部分電路。其中PLL環(huán)路內(nèi)部的VCO(壓控振蕩器)對(duì)電源的波動(dòng)最為敏感，又因它要為電路提供基準(zhǔn)時(shí)鐘，所以PLL對(duì)供電要求最高；其次是模擬比較器；數(shù)字電路對(duì)供電要求相對(duì)較低，但是耗電最大。在TI公司提供的TFP401A應(yīng)用指南中，電源采用統(tǒng)一供電，4路電源采用4個(gè)電感進(jìn)行隔離，但這會(huì)使電路的體積和重量變大，而且電感的存在也會(huì)對(duì)模擬電路造成干擾。因此，在不需要嚴(yán)格控制成本的情況下，推薦采用如圖4所示的供電方法，即用2塊TPS7333Q分別為模擬和數(shù)字電路供電。TPS7333Q為低壓差線性穩(wěn)壓電路，具有較高的電源噪聲抑制能力，可為芯片提供3.3 V供電電壓。AVDD、PVDD分別為模擬回路的比較器電源和PLL電源；OVDD、DVDD分別為數(shù)字回路的輸出驅(qū)動(dòng)電源和數(shù)字供電電源。通過對(duì)模擬和數(shù)字分開供電，并對(duì)供電要求較高的電路再串一級(jí)較小的電感來進(jìn)一步平滑電源波紋，可大大降低電路體積并提高供電質(zhì)量。

　　2.4 TFP401A的散熱與敷銅

　　PowerPADTM封裝技術(shù)使得TFP401A具有很高的工作熱穩(wěn)定性。該芯片底部有一個(gè)大約25 mm散熱焊盤，推薦在芯片焊接時(shí)將其與PCB板的信號(hào)地相連，這可提供更好的EMI性能，改善的線涌浪電流對(duì)電源噪聲的抑制能力會(huì)更強(qiáng)。具體操作時(shí)，可在芯片散熱焊盤的位置放置一直徑100 mm左右的通孔焊盤，并在其內(nèi)部填滿焊錫并與底層的地線敷銅相連，以便將芯片發(fā)出的熱量通過通孔內(nèi)填充的焊錫傳遞到背面并輻射出去。

　　由于TFP401A通常工作于高頻數(shù)字模擬混合信號(hào)環(huán)境，故推薦在PCB板頂層和底層全部敷銅。大面積的地線敷銅一方面能為芯片提供相對(duì)安靜工作環(huán)境，另一方面也有利于芯片的散熱。雖然TFP401A在芯片上提供了模擬、數(shù)字等4類電源引腳和地線引腳，但其實(shí)很難將4條地線分開走線并一點(diǎn)接地。一般是將所有的接地引腳與地線敷銅相連，并利用過孔引開地線敷銅上的電流走向，使得4類地線的地電流絕大部分沿不同的路徑流動(dòng)，最后匯合到一處即可。

　　2.5 信號(hào)走線與阻抗匹配

　　在DVI鏈路結(jié)構(gòu)中，在XGA 60Hz場(chǎng)頻下，其鏈路時(shí)鐘可達(dá)到650 MHz，而芯片內(nèi)部的采樣時(shí)鐘將達(dá)到615 GHz。在如此高的工作頻率下，芯片對(duì)電路布線的方式以及焊盤尺寸都會(huì)變得很敏感。粗略估計(jì)，高頻電路中1 mm的導(dǎo)線上大約有l(wèi) nH 的電感量，這樣，在650 MHz的鏈路頻率上，一段10 mm的導(dǎo)線將會(huì)產(chǎn)生40Ω的阻抗，所以，芯片的信號(hào)輸入引腳要盡量靠近DVI接口插座。不同信號(hào)通道的信號(hào)線應(yīng)避免平行走線，且信號(hào)線之間應(yīng)盡量有一條地線來進(jìn)行隔離，以盡最大可能避免高頻信號(hào)之間的交叉串?dāng)_。

　　在芯片的信號(hào)輸出端，時(shí)鐘輸出腳(ODCK)上最高能輸出86 MHz的方波信號(hào)，像素?cái)?shù)據(jù)輸出引腳經(jīng)常工作在高于25 MHz的工作頻率上。如果像素?cái)?shù)據(jù)到顯示控制電路的引線較長，就要考慮輸出信號(hào)的阻抗匹配問題。由于信號(hào)的反射、過沖、下沖加上周圍環(huán)境的影響，若不進(jìn)行匹配，就很容易使顯示數(shù)據(jù)接收端的控制電路出現(xiàn)邏輯混亂。所以在實(shí)際應(yīng)用中，要盡量在靠近TFP401A每一個(gè)信號(hào)輸出端的地方串入匹配電阻，以抑制信號(hào)的二次反射。阻值一般可在33～100Ω之間選取，筆者設(shè)計(jì)時(shí)選用了33Ω的匹配電阻，對(duì)應(yīng)的信號(hào)連線寬度為20 mil。

　　3 VESA標(biāo)準(zhǔn)簡析

　　目前市場(chǎng)上的雙顯示接口顯卡通常是將15針VGA接口作為系統(tǒng)的主顯示接口，而把DVI接口作為輔助顯示接口。在DVI接口未連接顯示器的情況下，輔助通道的顯示信號(hào)是關(guān)閉的。為正確啟動(dòng)和使用DVI接口信號(hào)，通常需要掌握幾個(gè)重要的VESA顯示標(biāo)準(zhǔn)。

　　3.1 DDC接口設(shè)計(jì)

　　DDC (DisplayDataChannel)即顯示數(shù)據(jù)通道。在DVI協(xié)議中使用的是DDC2B，這是一套建立在I2C總線協(xié)議上的通訊標(biāo)準(zhǔn)，主機(jī)(Host)和顯示設(shè)備之間通過DDC通道來查詢和傳遞EDID數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)顯示設(shè)備的正確使用和即插即用。目前主要的DDC標(biāo)準(zhǔn)有以下幾種：

　　DDC1：最初的DDC標(biāo)準(zhǔn)，是由顯示器向主機(jī)連續(xù)傳送EDID信息的單向數(shù)據(jù)通道。
　　DDC2：可以使主機(jī)讀取顯示器擴(kuò)展顯示信息EDID的雙向數(shù)據(jù)交換通道。
　　DDC2B：允許主機(jī)和顯示器進(jìn)行雙向代碼交換，主機(jī)可向顯示器發(fā)送顯示控制命令。
　　DDC2B+：允許主機(jī)對(duì)顯示器進(jìn)行控制的雙向傳輸數(shù)據(jù)通道，該標(biāo)準(zhǔn)的通信帶寬更寬，甚至可以連接游戲桿和鼠標(biāo)等其它外設(shè)。

　　實(shí)現(xiàn)DDC接口的核心電路為串行I2C總線的EEPROM電路。電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是滿足I2C總線標(biāo)準(zhǔn)的要求，設(shè)計(jì)時(shí)為了保證電路安全，需串接50～100Ω的限流電阻。