SNx5DP149：3.4-Gbps DP++到HDMI重定時(shí)器的深度解析

在當(dāng)今的電子設(shè)備中，視頻信號(hào)的高質(zhì)量傳輸至關(guān)重要。SNx5DP149作為一款雙模DisplayPort轉(zhuǎn)最小化傳輸差分信號(hào)（TMDS）重定時(shí)器，在數(shù)字視頻接口領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。本文將對(duì)SNx5DP149進(jìn)行詳細(xì)解析，探討其特性、功能、應(yīng)用及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

文件下載：sn65dp149.pdf

一、器件概述

SNx5DP149支持?jǐn)?shù)字視頻接口（DVI）1.0以及高清多媒體接口（HDMI）1.4b輸出信號(hào)，通過DDC鏈路支持雙模標(biāo)準(zhǔn)版本1.1的1類和2類應(yīng)用。每條數(shù)據(jù)信道支持的數(shù)據(jù)速率高達(dá)3.4Gbps，可支持超高清（4K × 2K/30Hz）8位彩色高分辨率視頻和1080p 16位色深的彩色HDTV（1920 × 1080/60Hz）。在數(shù)據(jù)速率低于1Gbps時(shí)可自動(dòng)配置為轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器，超過該速率后可自動(dòng)配置為重定時(shí)器，此特性還可通過I2C編程關(guān)閉。

二、關(guān)鍵特性

2.1 高速數(shù)據(jù)傳輸

支持高達(dá)3.4Gbps數(shù)據(jù)速率的物理層輸入端口到TMDS物理層輸出端口，滿足高清視頻傳輸需求。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)兼容性

支持DisplayPort雙模標(biāo)準(zhǔn)版本1.1和HDMI1.4b變送器電氣參數(shù)，確保與多種設(shè)備的兼容性。

2.3 信號(hào)處理功能

集成了TMDS電平轉(zhuǎn)換器和時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)（CDR）功能，自適應(yīng)接收器均衡器和可編程固定均衡器，可選去加重功能，有效提高信號(hào)質(zhì)量。

2.4 低功耗設(shè)計(jì)

典型功耗低，3.4Gbps重定時(shí)器模式下為390mW，關(guān)斷狀態(tài)下僅為10mW，有助于降低系統(tǒng)功耗。

三、功能模塊詳解

3.1 復(fù)位實(shí)現(xiàn)

當(dāng)OE信號(hào)從高到低轉(zhuǎn)換時(shí)，器件會(huì)復(fù)位。可通過控制信號(hào)或外部電容實(shí)現(xiàn)，外部電容大小取決于VCC電源的上電斜坡。

3.2 操作時(shí)序

OE信號(hào)變高后器件開始工作，VDD和VCC穩(wěn)定前保持OE低電平可避免時(shí)序要求。

3.3 輸入通道交換和極性調(diào)整

可設(shè)置輸入通道交換模式，改變輸入引腳映射，EQ設(shè)置隨之調(diào)整。還可通過寄存器改變輸入信號(hào)極性，但僅在重定時(shí)器模式下有效。

3.4 主鏈路輸入

集成標(biāo)準(zhǔn)雙模DisplayPort端接，輸入引腳有故障保護(hù)電路，可通過本地I2C寄存器改變極性。

3.5 主鏈路輸入調(diào)試工具

提供TMDS錯(cuò)誤檢查器和眼圖質(zhì)量分析工具，幫助調(diào)試系統(tǒng)，確保輸入信號(hào)有效。

3.6 接收器均衡器

支持固定和自適應(yīng)接收器均衡器，可通過引腳或I2C設(shè)置，補(bǔ)償電纜或電路板損耗。

3.7 端接阻抗控制

支持兩種不同的HDMI1.4b源端接阻抗，可通過I2C調(diào)整。

3.8 TMDS輸出

推薦連接6.5-kΩ電阻到Vsadj引腳，使差分輸出擺幅符合TMDS信號(hào)電平。時(shí)鐘和數(shù)據(jù)通道VOD可通過I2C改變。

3.9 預(yù)加重/去加重

提供去加重功能，可通過引腳或I2C實(shí)現(xiàn)，還可通過調(diào)整Vsadj電阻值實(shí)現(xiàn)預(yù)加重。

四、工作模式

4.1 重定時(shí)器模式

時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路（CDR）用于跟蹤、采樣和重新定時(shí)均衡后的數(shù)據(jù)位流，減少視頻源到TMDS輸出的抖動(dòng)。像素時(shí)鐘高于約100MHz時(shí)自動(dòng)激活，支持1.0至3.4-Gbps數(shù)據(jù)速率。

4.2 轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器模式

可通過I2C啟用，關(guān)閉CDR和PLL以降低功耗，但抖動(dòng)性能會(huì)下降，不保證HDMI1.4b合規(guī)性。

4.3 DDC功能描述

采用主/從控制模式解決DDC總線的源或宿級(jí)問題，DDC鏈路默認(rèn)100kbps，可設(shè)置為400kbps，HPD_SRC在低功率條件下呈高阻抗。

五、寄存器映射

5.1 DP - HDMI適配器ID緩沖區(qū)

包含DP - HDMI適配器ID緩沖區(qū)，用于HDMI/DVI適配器識(shí)別，可通過標(biāo)準(zhǔn)I2C協(xié)議訪問。

5.2 本地I2C接口概述

SCL_CTL和SDA_CTL引腳用于I2C時(shí)鐘和數(shù)據(jù)，支持快速模式傳輸，設(shè)備地址由EQ_SEL/A0和HDMI_SEL/A1組合決定。

5.3 I2C控制行為

詳細(xì)說(shuō)明了寫入和讀取SNx5DP149設(shè)備I2C寄存器的步驟。

5.4 I2C控制和狀態(tài)寄存器

定義了各個(gè)寄存器的位訪問標(biāo)簽和功能，包括ID寄存器、雜項(xiàng)控制、HDMI控制、均衡控制寄存器和眼圖掃描控制寄存器等。

六、應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

6.1 應(yīng)用場(chǎng)景

可用于主板和轉(zhuǎn)接器應(yīng)用，通過DDC通道連接源端和宿端。

6.2 典型應(yīng)用

6.2.1 設(shè)計(jì)要求

需要兩個(gè)電壓軌支持低功耗，OE引腳需連接0.1-μF電容到地，可通過I2C或引腳配置器件，確認(rèn)源與器件的信號(hào)映射，可使用輸入引腳交換功能。

6.2.2 詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟

確定GPU與HDMI/DVI連接器之間的損耗曲線，選擇SNx5DP149的最佳位置，參考典型應(yīng)用圖使用AC耦合電容和控制引腳電阻，設(shè)置VOD、預(yù)加重、端接和邊沿速率等參數(shù)，確保熱焊盤接地。

6.3 系統(tǒng)示例

合規(guī)測(cè)試與系統(tǒng)設(shè)計(jì)密切相關(guān)，可通過調(diào)整Vsadj電阻值、預(yù)/去加重和擺率控制等功能幫助系統(tǒng)通過發(fā)射器合規(guī)測(cè)試。

七、電源供應(yīng)建議

采用雙電源供電，VCC為3.3V，VDD為1.00 - 1.27V。OE信號(hào)控制設(shè)備進(jìn)入低功耗模式或正常工作模式，TMDS輸出端接控制影響工作功率。

八、布局設(shè)計(jì)

8.1 布局指南

建議使用至少四層堆疊的PCB設(shè)計(jì)，將高速輸入和輸出信號(hào)布線在頂層，匹配高速信號(hào)的電氣長(zhǎng)度，放置接地平面和電源平面，將低速控制信號(hào)布線在底層。

8.2 布局示例

提供了DP149RSB的布局示例圖。

8.3 熱考慮

在高K板上，將PowerPAD焊接到熱焊盤上可使器件在全溫度范圍內(nèi)工作；在低K板上，需使用1-oz Cu跡線連接GND引腳到熱焊盤。

九、總結(jié)

SNx5DP149是一款功能強(qiáng)大的視頻信號(hào)處理器件，具有高速數(shù)據(jù)傳輸、低功耗、信號(hào)處理能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在設(shè)計(jì)應(yīng)用中，需要充分考慮其特性和功能，合理進(jìn)行布局和電源管理，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能。電子工程師在使用SNx5DP149時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體需求進(jìn)行參數(shù)配置和調(diào)試，以實(shí)現(xiàn)最佳的視頻信號(hào)傳輸效果。你在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過類似器件的使用問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。