SNx5DP159：6Gbps交流耦合TMDS轉(zhuǎn)HDMI電平轉(zhuǎn)換器重定時(shí)器的深度剖析

引言

在當(dāng)今數(shù)字化高速發(fā)展的時(shí)代，視頻傳輸技術(shù)日新月異。對(duì)于電子工程師而言，選擇合適的視頻信號(hào)處理芯片至關(guān)重要。SNx5DP159作為一款6Gbps交流耦合TMDS轉(zhuǎn)HDMI電平轉(zhuǎn)換器重定時(shí)器，在視頻傳輸領(lǐng)域展現(xiàn)出了卓越的性能和廣泛的應(yīng)用前景。本文將結(jié)合其詳細(xì)的數(shù)據(jù)手冊(cè)，為各位工程師深入解析這款芯片的特性、應(yīng)用以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

文件下載：sn65dp159.pdf

特性亮點(diǎn)

信號(hào)兼容性與速率支持

• SNx5DP159支持交流耦合TMDS或DisplayPort雙模物理電平輸入，輸出為HDMI2.0a TMDS物理電平，數(shù)據(jù)速率高達(dá)6Gbps，能很好地兼容HDMI2.0a的電氣參數(shù)，可支持超高清(4K × 2K/60Hz) 8位彩色高分辨率視頻和1080p 16位色深的高清電視(1920 × 1080/60Hz)，滿足了當(dāng)下高清視頻傳輸?shù)男枨蟆?/li>
• 它支持DisplayPort雙模標(biāo)準(zhǔn)版本1.1，通過DDC鏈路或AUX通道支持雙模標(biāo)準(zhǔn)版本1.1的1類和2類應(yīng)用，為不同的視頻應(yīng)用場景提供了靈活的解決方案。

信號(hào)處理能力

• 高達(dá)16.5dB的自適應(yīng)接收器均衡器和可編程固定均衡器，能夠有效消除電路板走線或電纜因帶寬受限而引起的碼間串?dāng)_ (ISI) 抖動(dòng)或損耗。例如，在長距離傳輸或復(fù)雜布線環(huán)境下，能夠保證信號(hào)的質(zhì)量。
• 內(nèi)置的時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)功能，可清除輸入端高頻和視頻源的隨機(jī)抖動(dòng)，提升了信號(hào)的穩(wěn)定性。發(fā)送器提供多種功能，如去加重功能可補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)長電纜或高損耗電路板走線時(shí)的衰減，減少系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題。

可編程性與低功耗設(shè)計(jì)

• 支持I2C或引腳搭接可編程，方便工程師根據(jù)實(shí)際需求對(duì)芯片進(jìn)行靈活配置。例如，可以通過I2C編程來關(guān)閉某些特性，或者調(diào)整信號(hào)的參數(shù)。
• 芯片具有低功耗的特點(diǎn)，6Gbps時(shí)的工作功耗為435mW，關(guān)斷狀態(tài)下的功耗僅為10mW，這對(duì)于一些對(duì)功耗敏感的應(yīng)用場景，如移動(dòng)設(shè)備、便攜式游戲機(jī)等非常友好。
• 提供面向商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用的擴(kuò)展溫度器件選項(xiàng)，采用40引腳、0.4mm間距、5mm x 5mm WQFN封裝和40引腳、0.5mm間距、7mm x 7mm VQFN封裝，與TPD158轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器引腳兼容，方便不同應(yīng)用場景下的設(shè)計(jì)。

應(yīng)用場景

消費(fèi)電子領(lǐng)域

在筆記本、臺(tái)式機(jī)、一體機(jī)、平板電腦、游戲機(jī)等設(shè)備中，SNx5DP159可以實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)的高質(zhì)量傳輸和轉(zhuǎn)換，確保用戶能夠享受到清晰、流暢的視頻畫面。例如，在游戲機(jī)中，它可以將GPU輸出的視頻信號(hào)進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)換，然后通過HDMI接口傳輸?shù)斤@示器上，為玩家?guī)沓两降挠螒蝮w驗(yàn)。

音頻/視頻設(shè)備

在音頻/視頻設(shè)備，如Blu-Ray? DVD播放器中，SNx5DP159可以保證視頻信號(hào)的準(zhǔn)確傳輸和轉(zhuǎn)換，使得用戶能夠欣賞到高質(zhì)量的影片。同時(shí)，它還可以應(yīng)用于HDMI適配器或軟件狗中，實(shí)現(xiàn)不同接口之間的轉(zhuǎn)換。

工業(yè)電腦與擴(kuò)展基座

在工業(yè)電腦和擴(kuò)展基座等應(yīng)用中，SNx5DP159的穩(wěn)定性和兼容性能夠滿足工業(yè)環(huán)境下的視頻傳輸需求，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)

電源管理

SNx5DP159采用雙電源供電，(V{CC})為3.3V（±10%），用于支持I/O電壓；(V{DD})為1.00 - 1.27V，用于為內(nèi)部數(shù)字控制電路供電。在設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意電源的穩(wěn)定性和濾波，以確保芯片的正常工作。同時(shí)，芯片具有不同的工作狀態(tài)，如正常工作模式和電源-down模式，可以通過OE引腳和相關(guān)寄存器進(jìn)行控制。在電源-down模式下，芯片的功耗會(huì)顯著降低，但需要注意的是，當(dāng)使用OE引腳將芯片置于電源-down狀態(tài)時(shí)，(I^{2} C)寄存器會(huì)被清除，TMDS_CLOCK_RATIO_STATUS位也會(huì)被清除。如果需要支持HDMI2.0分辨率，需要源設(shè)備重新寫入該位。

布局設(shè)計(jì)

• 建議使用至少四層的PCB疊層設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)低EMI的PCB設(shè)計(jì)。六層疊層設(shè)計(jì)更佳，因?yàn)镾Nx5DP159是雙電壓軌設(shè)備。
• 高速輸入DisplayPort跡線和TMDS輸出跡線應(yīng)布置在頂層，避免使用過孔，以保證信號(hào)的干凈互連。同時(shí)，要匹配這些高速跡線的電氣長度，以最小化線間和線內(nèi)的偏斜。
• 在高速信號(hào)層旁邊放置一個(gè)完整的接地平面，為傳輸線互連建立受控阻抗，并為返回電流提供低電感路徑。在接地平面旁邊放置電源平面，可以增加高頻旁路電容。
• 低速控制信號(hào)可以布置在底層，以提供更大的布線靈活性。如果需要額外的電源電壓平面或信號(hào)層，可以添加第二個(gè)電源/接地平面系統(tǒng)，以保持疊層的對(duì)稱性。

配置與調(diào)試

• 可以通過I2C或引腳搭接對(duì)芯片進(jìn)行配置。在使用I2C進(jìn)行配置時(shí)，需要遵循特定的讀寫操作流程。例如，寫入操作時(shí)，主設(shè)備需要先發(fā)起寫操作，發(fā)送芯片的7位地址和寫周期標(biāo)志，然后發(fā)送要寫入的子地址和數(shù)據(jù)。讀取操作時(shí)，也有相應(yīng)的步驟。在進(jìn)行配置時(shí)，還需要注意各個(gè)寄存器的功能和默認(rèn)值。
• 在調(diào)試過程中，可以使用TMDS錯(cuò)誤檢查器來確定源設(shè)備與SNx5DP159之間的鏈路性能，通過檢測(cè)每個(gè)數(shù)據(jù)通道的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器來判斷問題所在。同時(shí)，芯片還可以提供一般的眼圖質(zhì)量信息，通過I2C鏈接下載數(shù)據(jù)并繪制眼圖，為調(diào)試提供更直觀的依據(jù)。

總結(jié)

SNx5DP159作為一款高性能的視頻信號(hào)處理芯片，在特性、應(yīng)用和設(shè)計(jì)方面都展現(xiàn)出了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。它的高兼容性、強(qiáng)大的信號(hào)處理能力、低功耗設(shè)計(jì)以及靈活的可編程性，使其成為電子工程師在視頻傳輸領(lǐng)域的理想選擇。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要充分考慮其電源管理、布局設(shè)計(jì)和配置調(diào)試等要點(diǎn)，以確保芯片能夠發(fā)揮出最佳性能，為我們的設(shè)計(jì)帶來更好的效果。你在使用類似芯片時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。