LMH12x9：開啟12G UHD視頻傳輸新境界

在當(dāng)今的視頻技術(shù)領(lǐng)域，超高清（UHD）視頻的發(fā)展日新月異，對數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾屎唾|(zhì)量提出了更高的要求。德州儀器（TI）的LMH12x9系列（LMH1229和LMH1239）作為帶有集成時鐘恢復(fù)器的12G UHD遠(yuǎn)距離電纜均衡器，為解決高速視頻數(shù)據(jù)傳輸中的信號損耗和抖動問題提供了卓越的解決方案。

文件下載：lmh1229.pdf

一、特性亮點(diǎn)，鑄就卓越性能

（一）廣泛的標(biāo)準(zhǔn)兼容性

LMH12x9支持ST-2082-1 (12G)、ST-2081-1 (6G)、ST-424 (3G)、ST-292 (HD) 和ST-259 (SD) 等多種SMPTE標(biāo)準(zhǔn)，兼容DVB - ASI和AES10 (MADI)，集成的無基準(zhǔn)時鐘恢復(fù)器能夠鎖定到11.88Gbps、5.94Gbps、2.97Gbps、1.485Gbps或1.001分頻子速率、270Mbps等SMPTE速率，為不同視頻應(yīng)用場景提供了強(qiáng)大的支持。

（二）出色的電纜均衡能力

在典型電纜長度測試中，以Belden 1694A電纜為例，在不同數(shù)據(jù)速率下都能實(shí)現(xiàn)出色的信號傳輸。例如，在11.88Gbps (4Kp60 UHD) 時可達(dá)100m，5.94Gbps (UHD) 時為150m，2.97Gbps (FHD) 時為220m，1.485Gbps (HD) 時為300m，270Mbps (SD) 時為600m。即使在病態(tài)模式下，也能保持較高的傳輸性能，如11.88Gbps (4Kp60 UHD) 時仍可達(dá)90m。

（三）高度可配置性

該器件具有片上75Ω終端和回波損耗補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，輸入電纜均衡器和時鐘恢復(fù)器特性豐富?？?a href="http://www.brongaenegriffin.com/v/tag/1315/" target="_blank">編程CDR環(huán)路帶寬設(shè)置可根據(jù)不同的輸入抖動和輸出抖動需求進(jìn)行調(diào)整，LMH1239還具備2:1 75Ω輸入多路復(fù)用器，增加了輸入選擇的靈活性。輸出驅(qū)動器具有去加重功能的1:2 100Ω扇出輸出和具有電纜故障檢測功能（支持最長600m）的時鐘恢復(fù)型75Ω環(huán)通輸出，并且可以通過控制引腳、SPI或SMBus接口進(jìn)行配置。

二、引腳配置與功能，靈活應(yīng)對多樣需求

（一）引腳布局清晰

LMH1229和LMH1239采用32引腳RTV (QFN) 封裝，尺寸為5mm x 5mm，引腳布局涵蓋高速信號、串行控制接口、控制引腳、電源、LDO輸出和GND等不同類型，方便工程師進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和連接。

（二）功能豐富多樣

• 高速差分I/O引腳：如SDI_IN+和SDI_IN - 作為自適應(yīng)電纜均衡器的75Ω輸入端口，具有片上75Ω終端和集成回波損耗網(wǎng)絡(luò)，滿足SMPTE輸入和輸出回波損耗要求。
• 控制引腳：通過不同的引腳設(shè)置，如LOOP_BW_SEL控制CDR環(huán)路帶寬，OUT_MUX_SEL選擇輸出使能行為，VOD_DE選擇驅(qū)動器輸出振幅和去加重級別等，實(shí)現(xiàn)對器件功能的靈活配置。
• 串行控制接口引腳：MODE_SEL可啟用SPI或SMBus串行控制接口，方便工程師根據(jù)不同的應(yīng)用場景選擇合適的通信方式。

三、規(guī)格參數(shù)，保障穩(wěn)定運(yùn)行

（一）絕對最大額定值與ESD等級

在絕對最大額定值方面，對電源電壓、輸入輸出電壓、電流、結(jié)溫、貯存溫度等都有明確的限制，超出這些范圍可能會對器件造成永久損壞。同時，該器件具有較高的ESD等級，人體放電模型（HBM）可達(dá)±6000V，充電器件模型（CDM）可達(dá)±1500V，有效提高了器件的抗靜電能力。

（二）建議運(yùn)行條件與電氣特性

建議運(yùn)行條件規(guī)定了器件正常運(yùn)行的電源電壓、輸入信號振幅、工作溫度等參數(shù)范圍。電氣特性方面，詳細(xì)給出了功率耗散、電流消耗、邏輯電平輸入輸出電壓、輸入漏電流等參數(shù)，為工程師在電路設(shè)計(jì)和性能評估提供了重要依據(jù)。例如，在功率耗散方面，不同的輸出配置下功率有所不同，省電模式下功率耗散可低至70mW。

四、詳細(xì)說明，深入了解工作原理

（一）整體架構(gòu)與工作流程

LMH12x9是帶有集成時鐘恢復(fù)器的第二代遠(yuǎn)距離12G UHD - SDI自適應(yīng)電纜均衡器。信號從75Ω電纜均衡器輸入，經(jīng)過自適應(yīng)電纜均衡器補(bǔ)償信號損耗，再通過多速率時鐘恢復(fù)器減弱高頻抖動并重新生成數(shù)據(jù)。時鐘恢復(fù)器之后的1:3扇出多路復(fù)用器將數(shù)據(jù)分配到不同的輸出端口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理和傳輸。

（二）關(guān)鍵特性解析

• 4電平輸入引腳：采用電阻分壓器提供四種邏輯狀態(tài)，方便工程師進(jìn)行靈活配置。
• 輸入和輸出信號流控制：通過IN_MUX_SEL、OUT_MUX_SEL和SDI_OUT_SEL等引腳確定信號的輸入輸出路徑，滿足不同應(yīng)用場景的需求。
• 自適應(yīng)電纜均衡器：由自適應(yīng)連續(xù)時間線性均衡器（CTLE）和連續(xù)自適應(yīng)三抽頭判決反饋均衡器（DFE）組成，能夠自動補(bǔ)償電纜傳輸中的信號損耗。
• 時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)（CDR）：支持多種數(shù)據(jù)速率，可鎖定傳入的均衡化數(shù)據(jù)，恢復(fù)清零內(nèi)部時鐘對數(shù)據(jù)重新采樣。
• CDR環(huán)路帶寬控制：高度可配置的CDR環(huán)路帶寬可由引腳或寄存器設(shè)置進(jìn)行控制，以適應(yīng)不同的輸入抖動和輸出抖動要求。
• 輸出驅(qū)動器控制：SDI_OUT輸出驅(qū)動器可根據(jù)SDI_VOD引腳優(yōu)化輸出振幅，還可添加預(yù)加重功能提高輸出信號的完整性；OUT0和OUT1輸出驅(qū)動器可根據(jù)VOD_DE引腳選擇合適的輸出振幅和去加重級別，以適應(yīng)不同長度的PCB布線。
• 調(diào)試和診斷特性：內(nèi)部眼圖張開度監(jiān)視器（EOM）可用于分析和診斷均衡化后的波形；PRBS發(fā)生器、錯誤校驗(yàn)器和錯誤注入器方便工程師進(jìn)行調(diào)試；LOCK_N引腳可配置為指示時鐘恢復(fù)器鎖定、輸入載波檢測、電纜故障檢測或中斷事件，為系統(tǒng)的調(diào)試和故障排查提供了便利。

五、應(yīng)用實(shí)施，發(fā)揮最佳效能

（一）SMPTE要求與優(yōu)化措施

在應(yīng)用中，需要滿足SMPTE規(guī)范的回波損耗、交流耦合和上升下降時間等要求。LMH12x9內(nèi)置75Ω回波損耗網(wǎng)絡(luò)，建議使用4.7μF交流耦合電容器，SDI_OUT電纜驅(qū)動器具有自動邊沿速率調(diào)整功能，可滿足相關(guān)要求。同時，將LMH12x9放置在靠近75Ω BNC端口的位置，有助于提高信號完整性。

（二）典型應(yīng)用案例

• 具有環(huán)通功能的電纜均衡器：LMH12x9可配置為具有環(huán)通輸出的電纜均衡器，在OUT0和OUT1輸出經(jīng)過時鐘恢復(fù)的SDI信號，在SDI_OUT輸出冗余的環(huán)通SDI信號，用于系統(tǒng)監(jiān)測或級聯(lián)。設(shè)計(jì)時需要選擇合適的電源、交流耦合電容器和BNC連接器，遵循高速布局建議，根據(jù)需求配置引腳和調(diào)優(yōu)輸出振幅。
• 具有冗余SDI輸入的電纜均衡器（僅限LMH1239）：適用于需要系統(tǒng)穩(wěn)健性和布線靈活性的應(yīng)用，通過2:1輸入多路復(fù)用器選擇SDI輸入，輸出經(jīng)過時鐘恢復(fù)的SDI信號和環(huán)通SDI信號。設(shè)計(jì)時需要確定初級和次級SDI輸入，配置IN_MUX_SEL引腳。

（三）電源與布局建議

在電源方面，需要使用去耦電容器確保穩(wěn)定的電源供應(yīng)，采用低電感電容器實(shí)現(xiàn)良好的電源旁路。布局時，要選擇合適的電路板堆疊和接地平面基準(zhǔn)，遵循高速PCB布線和耦合建議，注意反焊盤、BNC連接器布局和電源接地連接等細(xì)節(jié)，以優(yōu)化電路板布局布線，提高信號質(zhì)量。

六、總結(jié)與展望

LMH12x9以其卓越的性能、豐富的功能和靈活的配置，為12G UHD視頻傳輸提供了可靠的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師可以根據(jù)具體的需求，充分發(fā)揮該器件的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的視頻數(shù)據(jù)傳輸。隨著視頻技術(shù)的不斷發(fā)展，相信LMH12x9將在更多的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，為推動視頻行業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。你在使用類似器件的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。