TMDS171/I 3.4 Gbps TMDS Retimer：高清視頻接口的理想選擇

在當(dāng)今數(shù)字化時(shí)代，高清視頻傳輸需求日益增長(zhǎng)，對(duì)于數(shù)字視頻接口的性能和穩(wěn)定性提出了更高的要求。TMDS171/I 3.4 Gbps TMDS Retimer作為一款優(yōu)秀的數(shù)字視頻接口解決方案，為高清視頻傳輸提供了可靠的保障。本文將詳細(xì)介紹TMDS171/I的特點(diǎn)、應(yīng)用以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)，希望能為電子工程師們?cè)谙嚓P(guān)設(shè)計(jì)中提供有價(jià)值的參考。

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一、產(chǎn)品概述

TMDS171是一款數(shù)字視頻接口（DVI）或高清多媒體接口（HDMI）重定時(shí)器，支持四個(gè)TMDS通道、音頻回傳通道（SPDIF_IN/ARC_OUT）、熱插拔檢測(cè)（HPD）和數(shù)字顯示控制（DDC）接口。它支持高達(dá)3.4 Gbps的信號(hào)速率，能夠?qū)崿F(xiàn)4k2k30p 24位像素的最高分辨率，以及WUXGA 12位色深或更高刷新率的1080p顯示。TMDS171在低數(shù)據(jù)速率（< 1 Gbps）時(shí)可自動(dòng)配置為驅(qū)動(dòng)器，在高于該數(shù)據(jù)速率時(shí)則作為重定時(shí)器工作，并且兼容HDMI1.4b電氣參數(shù)。

二、產(chǎn)品特性

2.1 高速數(shù)據(jù)傳輸

支持高達(dá)3.4 Gbps的數(shù)據(jù)速率，滿(mǎn)足高清視頻傳輸?shù)男枨?，能夠?qū)崿F(xiàn)4k2k30p等超高分辨率的顯示。

2.2 多種接口支持

具備四個(gè)TMDS通道、音頻回傳通道、熱插拔檢測(cè)和數(shù)字顯示控制接口，為視頻和音頻傳輸提供了全面的支持。

2.3 自適應(yīng)均衡

支持固定EQ增益控制或自適應(yīng)均衡，可補(bǔ)償不同長(zhǎng)度的輸入電纜或電路板走線(xiàn)造成的損耗，確保信號(hào)質(zhì)量。

2.4 電源管理

采用雙電源供電（1.2 V的VDD和3.3 V的VCC），并支持多種電源管理方法，可有效降低功耗。

2.5 模式切換

可自動(dòng)在驅(qū)動(dòng)器和重定時(shí)器模式之間切換，根據(jù)數(shù)據(jù)速率靈活調(diào)整工作模式。

2.6 溫度范圍

提供兩種版本，分別支持?jǐn)U展商業(yè)溫度范圍（0°C – 85°C，TMDS171）和工業(yè)溫度范圍（-40°C – 85°C，TMDS171I），滿(mǎn)足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

三、引腳配置與功能

TMDS171采用48引腳的7mm x 7mm 0.5 mm間距VQFN封裝，各引腳具有明確的功能：

3.1 電源引腳

• VCC（引腳13、43）：3.3 V電源供應(yīng)。
• VDD（引腳14、23、24、37、48）：1.2 V電源供應(yīng)。
• GND（引腳7、19、41、30）和熱焊盤(pán)：接地。

  3.2 主鏈路輸入/輸出引腳

• IN_D2p/n、IN_D1p/n、IN_D0p/n：通道2、1、0的差分輸入。
• IN_CLKp/n：時(shí)鐘差分輸入。
• OUT_D2n/p、OUT_D1n/p、OUT_D0n/p：TMDS數(shù)據(jù)2、1、0的差分輸出。

  3.3 熱插拔檢測(cè)引腳

• HPD_SRC：熱插拔檢測(cè)輸出到源端。
• HPD_SNK：熱插拔檢測(cè)輸入從接收端。

  3.4 音頻回傳通道和DDC引腳

• SPDIF_IN：SPDIF信號(hào)輸入。
• ARC_OUT：音頻回傳通道輸出。
• SDA_SRC、SCL_SRC：源端TMDS端口雙向DDC數(shù)據(jù)線(xiàn)和時(shí)鐘線(xiàn)。
• SDA_SNK、SCL_SNK：接收端TMDS端口雙向DDC數(shù)據(jù)線(xiàn)和時(shí)鐘線(xiàn)。

  3.5 控制引腳

• OE：操作使能/復(fù)位引腳，低電平為掉電模式，高電平為正常操作。
• SIG_EN：信號(hào)檢測(cè)電路使能引腳。
• PRE_SEL：去加重控制引腳。
• EQ_SEL/A0：輸入接收均衡引腳。
• I2C_EN/PIN：I2C控制模式選擇引腳。
• SCL_CTL、SDA_CTL：I2C時(shí)鐘和數(shù)據(jù)線(xiàn)。
• VSadj：TMDS輸出電壓擺幅控制引腳。

四、電氣特性

4.1 電源特性

• 設(shè)備功耗在重定時(shí)器操作時(shí)典型值為675 mW，驅(qū)動(dòng)器操作時(shí)典型值為400 mW，待機(jī)模式下典型值為50 mW，掉電模式下典型值為10 mW。
• VCC電源電流在TMDS 3.4 Gbps重定時(shí)器模式下典型值為140 mA，VDD電源電流在TMDS 3.4 Gbps重定時(shí)器模式下典型值為325 mA。

  4.2 TMDS輸入特性

• TMDS數(shù)據(jù)通道數(shù)據(jù)速率范圍為0.25 - 3.4 Gbps，時(shí)鐘通道時(shí)鐘速率范圍為25 - 340 MHz。
• 輸入時(shí)鐘占空比為40% - 60%，輸入時(shí)鐘抖動(dòng)容限為0.3 Tbit，輸入數(shù)據(jù)抖動(dòng)容限為150 ps。

  4.3 TMDS輸出特性

• 單端高電平輸出電壓在不同條件下有所不同，單端低電平輸出電壓也有相應(yīng)的范圍。
• 輸出電壓擺幅在數(shù)據(jù)通道和時(shí)鐘通道均為400 - 600 mV。

五、功能模式

5.1 重定時(shí)器模式

當(dāng)像素時(shí)鐘高于約100 MHz時(shí)，重定時(shí)器自動(dòng)激活，利用時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路（CDR）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤、采樣和重定時(shí)，減少視頻源中的高頻抖動(dòng)，提高信號(hào)質(zhì)量。

5.2 驅(qū)動(dòng)器模式

當(dāng)數(shù)據(jù)速率低于1.0 Gbps時(shí)，TMDS171自動(dòng)進(jìn)入驅(qū)動(dòng)器模式，此時(shí)CDR和PLL關(guān)閉，可降低功耗。通過(guò)I2C也可將設(shè)備設(shè)置為全數(shù)據(jù)范圍（250 Mbps - 3.4 Gbps）的驅(qū)動(dòng)器模式。

5.3 DDC功能

TMDS171通過(guò)實(shí)現(xiàn)主/從控制模式解決DDC總線(xiàn)的源/接收端問(wèn)題，可將數(shù)據(jù)或時(shí)鐘信號(hào)在源端和接收端之間進(jìn)行傳輸，DDC鏈路默認(rèn)速率為100 kbps，也可通過(guò)I2C設(shè)置為400 kbps。

5.4 模式選擇

通過(guò)寄存器reg0Ah[7]進(jìn)行模式選擇，可根據(jù)設(shè)備在系統(tǒng)中的位置調(diào)整自適應(yīng)均衡（AEQ）點(diǎn)，以?xún)?yōu)化信號(hào)質(zhì)量。

六、應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

6.1 應(yīng)用場(chǎng)景

TMDS171適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景，包括數(shù)字電視、數(shù)字投影儀、音頻/視頻設(shè)備、藍(lán)光DVD、顯示器、臺(tái)式機(jī)/一體機(jī)以及有源電纜等。其自適應(yīng)接收均衡功能使其特別適合電纜長(zhǎng)度變化較大的接收端應(yīng)用，如HDTV、顯示器和投影儀等。

6.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

6.2.1 電源設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)最低功耗，需要使用雙電源供電（VCC = 3.3 V，VDD = 1.2 V）。OE引腳需要連接一個(gè)200 nF的電容到地，并且該引腳應(yīng)在電壓軌穩(wěn)定后改變狀態(tài)。

6.2.2 配置方式

最好通過(guò)I2C對(duì)設(shè)備進(jìn)行配置，但在I2C不可用的情況下，也可以使用引腳綁定的方式。

6.2.3 信號(hào)映射

由于源端可能有不同的命名約定，需要確認(rèn)源端與TMDS171之間的鏈路映射是否正確。如果信號(hào)反轉(zhuǎn)，可以使用輸入引腳的交換功能。

6.2.4 布局設(shè)計(jì)

• 在高K值電路板上，建議將PowerPAD?焊接到散熱焊盤(pán)上；在低K值電路板上，需要使用1 oz的銅跡線(xiàn)將GND引腳連接到散熱焊盤(pán)。
• 推薦使用六層電路板，高速TMDS走線(xiàn)應(yīng)布置在頂層，以避免使用過(guò)孔，同時(shí)要匹配高速走線(xiàn)的電氣長(zhǎng)度，以減少線(xiàn)間和線(xiàn)內(nèi)的偏移。
• 高速信號(hào)層旁邊應(yīng)放置實(shí)心接地平面，以建立傳輸鏈路互連的受控阻抗，并為回流電流提供低電感路徑。
• 電源平面應(yīng)與接地平面相鄰，以增加高頻旁路電容。
• 較慢的控制信號(hào)可以布置在底層，以提供更大的靈活性。

七、總結(jié)

TMDS171/I 3.4 Gbps TMDS Retimer是一款功能強(qiáng)大、性能卓越的數(shù)字視頻接口重定時(shí)器，具有高速數(shù)據(jù)傳輸、多種接口支持、自適應(yīng)均衡、電源管理等諸多優(yōu)點(diǎn)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，電子工程師們需要根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景，合理配置引腳、優(yōu)化電源設(shè)計(jì)和布局設(shè)計(jì)，以充分發(fā)揮該產(chǎn)品的性能優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的高清視頻傳輸。你在使用TMDS171/I進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。