TDP2004：四通道線性轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器的卓越之選

在當(dāng)今高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)代，電子設(shè)備對于信號傳輸?shù)馁|(zhì)量和穩(wěn)定性要求越來越高。TDP2004 作為一款四通道低功耗高性能線性中繼器或轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器，為 DisplayPort 2.1 和 HDMI 2.1 等高速接口提供了出色的解決方案。本文將深入介紹 TDP2004 的特性、應(yīng)用、規(guī)格以及詳細(xì)說明，幫助電子工程師更好地了解和應(yīng)用這款器件。

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一、TDP2004 的特性亮點(diǎn)

高速接口支持

TDP2004 支持高達(dá) 20Gbps 的 DisplayPort 2.1 - RBR、HBRx、UHBRx，以及高達(dá) 12Gbps 的交流耦合 HDMI 2.1 源，能夠滿足大多數(shù)高速視頻傳輸?shù)男枨?。這種廣泛的接口支持使得它在多種設(shè)備中都能發(fā)揮重要作用。

出色的電氣性能

在 20Gbps（10GHz 奈奎斯特）時(shí)，TDP2004 具有出色的電氣性能。它具備 19dB 均衡能力，能夠有效補(bǔ)償信號在傳輸過程中的損耗；1.8V 直流線性度和 1.08V 交流線性度保證了信號的準(zhǔn)確性；-15/-16dB Rx/Tx 回波損耗、-60dB NEXT 和 -43dB FEXT 串?dāng)_則減少了信號的反射和干擾；70fs 低附加 RJ（使用 PRBS 數(shù)據(jù)）確保了低抖動(dòng)，提高了信號的穩(wěn)定性。

靈活的配置方式

該器件可以通過引腳 strap 配置、I2C 或 EEPROM 編程進(jìn)行配置，提供了 18 個(gè) EQ 增強(qiáng)和 5 個(gè)平坦增益設(shè)置，能夠根據(jù)不同的應(yīng)用場景進(jìn)行靈活調(diào)整。同時(shí)，它對 DisplayPort 1.4 和 HDMI 2.1 鏈路訓(xùn)練透明，不會影響鏈路的正常訓(xùn)練過程。

低功耗與高穩(wěn)定性

TDP2004 采用 3.3V 單電源，具有 160mW/通道的有效功耗，實(shí)現(xiàn)了低功耗運(yùn)行。內(nèi)部穩(wěn)壓器具有抗電源噪聲能力，數(shù)據(jù)路徑使用內(nèi)部穩(wěn)壓電源軌，可高度抵抗板上的各種電源噪聲，保證了器件在復(fù)雜電磁環(huán)境下的穩(wěn)定性。

寬溫度范圍與小封裝

TDP2004 有商業(yè)級（0°C 至 70°C）和工業(yè)級（-40°C 至 85°C）兩種溫度范圍可供選擇，適用于不同的工作環(huán)境。其采用 4mm × 6mm、40 引腳 WQFN 封裝，體積小巧，便于在電路板上布局。

二、TDP2004 的廣泛應(yīng)用

計(jì)算機(jī)與移動(dòng)設(shè)備

在臺式計(jì)算機(jī)、PC、筆記本電腦和平板電腦中，TDP2004 可用于擴(kuò)展塢，實(shí)現(xiàn)高速視頻信號的轉(zhuǎn)接和增強(qiáng)，提高顯示質(zhì)量。它還能在主板上對視頻信號進(jìn)行處理，確保信號在傳輸過程中的完整性。

消費(fèi)電子領(lǐng)域

在電視、游戲、家庭影院和娛樂系統(tǒng)中，TDP2004 可用于增強(qiáng) DisplayPort 或 HDMI 主鏈路信號，增大信號的傳輸距離和穩(wěn)定性。在專業(yè)音頻、視頻和標(biāo)牌設(shè)備中，也能發(fā)揮重要作用，保證高質(zhì)量的音視頻傳輸。

測試與測量及醫(yī)療領(lǐng)域

在測試和測量設(shè)備中，TDP2004 可用于信號調(diào)節(jié)和增強(qiáng)，提高測試的準(zhǔn)確性。在醫(yī)療設(shè)備中，如平板監(jiān)視器，它能確保清晰、穩(wěn)定的圖像顯示，為醫(yī)療診斷提供可靠支持。

三、TDP2004 的規(guī)格參數(shù)

絕對最大額定值

TDP2004 對電源電壓、I/O 電壓、結(jié)溫等都有明確的絕對最大額定值限制。例如，電源電壓（VCC）的范圍是 -0.5V 至 4.0V，超出這些限制可能會對器件造成永久損壞。工程師在設(shè)計(jì)時(shí)必須嚴(yán)格遵守這些參數(shù)，以確保器件的安全運(yùn)行。

ESD 等級

該器件的人體放電模型（HBM）符合 ANSI/ESDA/JEDEC JS - 001 標(biāo)準(zhǔn)，為 ±2000V；充電器件模型（CDM）符合 ANSI/ESDA/JEDEC JS - 002 標(biāo)準(zhǔn)，為 ±500V。這表明它具有一定的靜電防護(hù)能力，但在使用過程中仍需注意靜電放電的影響。

建議運(yùn)行條件

建議運(yùn)行條件包括電源電壓、電源噪聲容限、工作環(huán)境溫度等。例如，電源電壓 VCC 應(yīng)在 3.0V 至 3.6V 之間，不同頻率段的電源噪聲也有相應(yīng)的限制。工作環(huán)境溫度方面，商業(yè)級為 0°C 至 70°C，工業(yè)級為 -40°C 至 85°C。遵循這些建議運(yùn)行條件，能夠保證器件的性能和可靠性。

熱性能信息

熱性能信息包括結(jié)至環(huán)境熱阻、結(jié)至外殼熱阻等參數(shù)。了解這些參數(shù)有助于工程師進(jìn)行合理的散熱設(shè)計(jì)，確保器件在工作過程中不會因過熱而影響性能。

電氣特性

TDP2004 的電氣特性涵蓋了直流電氣特性和高速電氣特性。直流電氣特性包括器件有功功率、待機(jī)功耗、輸入輸出電壓等；高速電氣特性包括輸入輸出差分回波損耗、線對間隔離、通道間串?dāng)_等。這些特性直接影響著器件在高速信號傳輸中的表現(xiàn)。

SMBUS/I2C 計(jì)時(shí)特點(diǎn)

SMBUS/I2C 計(jì)時(shí)特點(diǎn)規(guī)定了從模式和主模式下的各種時(shí)鐘周期、建立時(shí)間、保持時(shí)間等參數(shù)。在使用 I2C 或 SMBus 接口對器件進(jìn)行配置時(shí)，必須嚴(yán)格按照這些計(jì)時(shí)特點(diǎn)進(jìn)行操作，以確保通信的正常進(jìn)行。

四、TDP2004 的詳細(xì)說明

概述

TDP2004 是一款具有集成信號調(diào)節(jié)功能的四通道多速率線性中繼器。每條通道包含一個(gè)連續(xù)時(shí)間線性均衡器（CTLE）和一個(gè)線性輸出驅(qū)動(dòng)器，能夠補(bǔ)償源發(fā)送器和最終接收器之間的有損傳輸通道。它可以通過引腳模式、SMBus/I2C 主模式和 SMBus/I2C 從模式三種方式進(jìn)行配置，滿足不同用戶的需求。

線性均衡

接收器的連續(xù)時(shí)間線性均衡器（CTLE）運(yùn)用高頻增強(qiáng)和低頻衰減功能，幫助均衡無源通道的頻率制約型插入損耗。它實(shí)現(xiàn)了兩級線性均衡器，提供廣泛的均衡能力，并且在 SMBus/I2C 模式下具有 EQ 曲線控制功能，可使 EQ 增益曲線與各種通道媒體特征相匹配。在引腳模式下，設(shè)置針對 FR4 布線進(jìn)行了優(yōu)化。

平坦增益

在引腳模式下，GAIN 引腳可用于設(shè)置 TDP2004 的整體數(shù)據(jù)路徑平坦增益（直流和交流）；在 I2C 模式下，每個(gè)通道都可以獨(dú)立設(shè)置。設(shè)置平坦增益和均衡時(shí)，需要確保直流和高頻下的輸出信號擺幅不超過器件的直流和交流線性范圍。

器件功能模式

TDP2004 有工作模式和待機(jī)模式。工作模式下，它可對視頻主鏈路信號進(jìn)行轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)和均衡，提供更好的信號完整性；待機(jī)模式由 PD = H 調(diào)用，可節(jié)省電力。

編程方式

引腳模式

通過 strap 配置引腳進(jìn)行全面配置，使用 2 電平和 5 電平引腳實(shí)現(xiàn)器件控制和信號完整性優(yōu)化設(shè)置。其中，5 電平輸入引腳使用電阻分壓器設(shè)置 5 個(gè)有效電平，除 MODE 引腳外，其他 5 電平引腳僅在上電時(shí)進(jìn)行采樣。

SMBus/I2C 寄存器控制接口

當(dāng) MODE = L2（SMBus/I2C 從控制模式）時(shí)，可通過標(biāo)準(zhǔn) I2C 或 SMBus 接口對 TDP2004 進(jìn)行配置。從地址由 ADDR1 和 ADDR0 引腳上的引腳 strap 設(shè)置決定，器件具有共享寄存器和通道寄存器兩類寄存器，可實(shí)現(xiàn)不同的配置功能。

SMBus/I2C 主模式配置（EEPROM 自加載）

將 MODE 引腳設(shè)置為 L1 可進(jìn)入此模式。EEPROM 加載操作僅在器件首次上電后發(fā)生一次。TDP2004 成為 SMBus 主設(shè)備后，會嘗試通過讀取外部 EEPROM 中的器件設(shè)置進(jìn)行自配置。在設(shè)計(jì)使用外部 EEPROM 時(shí)，需要遵循特定的指南，如選擇合適的 EEPROM 大小、設(shè)置正確的地址和頻率等。

五、TDP2004 的應(yīng)用和實(shí)施要點(diǎn)

應(yīng)用信息

TDP2004 可擴(kuò)展因 PCB 和電纜等傳輸介質(zhì)損耗而受損的差分通道的覆蓋范圍，在多種系統(tǒng)中都有應(yīng)用。在設(shè)計(jì)過程中，需要考慮匹配差分線對單端線段的 P 和 N 布線長度、使用一致的布線寬度和間距、合理放置交流耦合電容器等因素，以確?？傮w性能。

典型應(yīng)用

在 DP 2.1 和 HDMI 2.1 主鏈路信號調(diào)節(jié)應(yīng)用中，TDP2004 可用于視頻源/接收系統(tǒng)，增強(qiáng)主鏈路信號，增大源和接收通道的覆蓋范圍。在設(shè)計(jì)時(shí)，要注意差分線對的匹配、交流耦合電容器的選擇和放置、連接器的選擇和處理等。通過消除數(shù)據(jù)速率高達(dá) 20Gbps 時(shí)的 ISI 確定性抖動(dòng)，它有助于通過合規(guī)性測試。

電源相關(guān)建議

設(shè)計(jì)電源時(shí)，應(yīng)使電源符合建議運(yùn)行條件，無需進(jìn)行特殊的電源濾波，僅需進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的電源去耦。典型的電源去耦包括每個(gè) VCC 引腳一個(gè) 0.1μF 電容器、每個(gè)器件一個(gè) 1.0μF 大容量電容器，以及每個(gè)電源總線一個(gè) 10μF 大容量電容器。

布局要點(diǎn)

在布局時(shí)，要將去耦電容器盡可能靠近 VCC 引腳放置；確保高速差分信號緊密耦合、實(shí)現(xiàn)偏差匹配并通過阻抗控制；盡量避免在高速差分信號上使用過孔，必須使用時(shí)要減少過孔殘樁；可在高速差分信號焊盤下方使用 GND 消除來提高信號完整性；放置 GND 過孔提升器件與電路板之間的導(dǎo)熱性能。

TDP2004 以其出色的特性、廣泛的應(yīng)用和詳細(xì)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)，為電子工程師在高速視頻信號傳輸領(lǐng)域提供了一個(gè)可靠的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師們需要根據(jù)具體需求，合理配置和使用該器件，同時(shí)注意電源設(shè)計(jì)和布局等方面的要點(diǎn)，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢。大家在使用 TDP2004 的過程中，有沒有遇到過什么獨(dú)特的問題或者解決方案呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。