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最新的高清晰度多媒體接口(HDMI)1.3標準的數據速率達到了3.4Gbps，是以前HDMI1.0 - 1.2標準的兩倍。更高的數據傳輸速率為設計具有低電容且能保證足夠的信號完整性的穩定電路板帶來了新的挑戰。尤其對實施強大的靜電放電(ESD)保護解決方案尤為重要。通過選擇合適的解決方案可以簡化HDMI系統設計中的ESD保護。TE電路保護的ESD和過電流保護參考設計符合HDMI1.3在 3.4GHz條件下的規范，滿足IEC61000-4-2關於ESD保護規范的要求，優化電路板空間，所有這些都有助於最大程度地減少設計人員的風險。本文探討了在HDMI1.3系統中設計ESD保護的要求和缺陷。 概述 在高清晰度視頻系統中添加ESD保護引發了許多可能增加成本和上市時間的復雜且令人睏惑的問題。 最簡單的方法可能無法提供足夠的ESD保護性能或最佳的電路板占用空間。在其他一些情況下，那些在一開始似乎是最好的ESD保護解決方案，后來發現需要多次電路板繞線來確保滿足適當的時序。提供充分的保護通常意味著要在尺寸、ESD保護性能和實施的便利性之間做出權衡。直到現在為止一直都是。 本文的目的是要討論為HDMI1.3系統實施強大的ESD保護的復雜性主要成因-運行速度，以及提供充分保護所必須考慮的設計標準。 HDMI的運行速度究竟是多少？ HDMI速度的反映方式有多種，因此設計人員很難選擇適當的ESD解決方案。最新的HDMI標準，HDMI1.3的運行速度通常被定為在340 Mpixels/s下高達10.2Gbps。這是對系統運行速度的準確描述，但是沒有對最小化差分信號傳輸(>真美妙S)的速度進行描述。>真美妙S的速度也必須加以考慮，以選擇一個適當的ESD保護解決方案。 如前所述，按照HDMI1.3規范，系統運行速度在340Mpixels/s下高達10.2Gbps。關鍵詞是“運行速度高達”。這僅僅意味著接口會根據所連接的發射機和接收機的視頻功能而改變其時鐘頻率。因此，這兩個連接設備的分辨率或色彩深度越高，時鐘頻率就會越高。HDMI僅需要在足以傳輸所需的像素量的速度下運行，以驅動顯示設備(顯示器、液晶電視等)。例如，如果一臺高清晰度數字視頻光盤(DVD)播放器和液晶顯示器(LCD)在播放高清晰度視頻時以48位色彩深度的1080P全屏運行，將會比播放480i標準清晰度的DVD時需要處理更多的信息。 表1顯示了每種分辨率和相應的每行像素和每幀行數。對於表1列出的每一個色深，都有一個相應的為每個像素顏色而傳輸的編碼比特數。需要從HDMI發射器發送至HDMI接收器的數據量可以被解釋為這些變量之間的關係，包括更新屏幕所需的幀數。表2描述了這種關係： HDMI數據傳輸速率=X*Y*F*B 其中： X=每行像素數 Y=每幀行數 F=每秒幀數 B=每像素編碼比特數 HDMI的物理數據接口包含四個最小化差分信號傳輸(>真美妙S)對：三個數據差分對通道和一個時鐘差分對通道，如圖1所描述。 如圖1所示，三個TDMS對需要能夠發送和接收高達10.2Gbps的帶寬。因此，三個>真美妙S信號對每一個都必須能在 10.2Gbps/3=3.4Gbps(或GHz)下進行信號通訊。 為了說明鏈路數據速率和物理>真美妙S對之間的關係，表3結合了表2中的信息與>真美妙S對信號速度，以及相應的信號時鐘速度。 設計人員通常也註意到HDMI1.3規范指定的340MHz >真美妙S時鐘速率比數據或信號速率要慢的多。在標準的24位/像素的色彩深度下，通過>真美妙S對傳輸的數據等同於每像素30比特的編碼數。因此，三個 >真美妙S通道的每一個通道都必須在一個“系統”時鐘周期內傳輸10比特。 因而信號時鐘和數據傳輸率相當於“系統”>真美妙S時鐘速率的十倍。此外，對於更高的色彩深度，信號時鐘速率會更高，以適應傳輸更多每像素編碼比特數。上面描述了鏈路數據速率、>真美妙S信號速率和“系統”>真美妙S時鐘速率之間的關係。 總之，HDMI運行的速度取決於發射器和接收器的功能，以及信號源的分辨率和色彩深度。 >真美妙S對運行的速度高達3.4GHz。 HDMI系統添加ESD保護時應註意的時序和性能問題 HDMI系統添加ESD保護時，關鍵要考慮額外的電容和電感對高速>真美妙S對上所保護設備時序的影響。在>真美妙S對上以高達3.4GHz的速度運行，線路上任何額外的阻抗都能使信號失真，導致： • 滿足上昇時間和信號電平所需的眼圖難度更大， • 在電路板設計上限制增加，且 • 系統級性能更低 為了盡量減少對這些高速線時序的影響，關於ESD保護器件需要做四個關鍵的技術方面的考慮。 1. 低電容 2. 低插入損耗 3. 穩定的電容與頻率關係 4. 良好的佈局，為3.4GHz運行速率提供足夠的裕度 1. 低電容 HDMI的時序性能通常以眼圖來衡量。眼圖是用來提供時序和電平誤差的精確直觀顯示的時序分析工具。眼圖中部的灰色區域代表了HDMI1.3規范。當眼線延伸至灰色區域，容錯裕量越小。眼寬是度量數據線穩定的時間長度的良好工具，如果存在任何錯誤。眼高是信號的水平或幅度的衡量。 由於HDMI的>真美妙S對為差分信號，盡量減少信號對之間和信號對地電容很重要，以確保信號的上昇和下降時間滿足規范。最佳的方式是，電容應盡量低，以使設計人員有盡可能多的裕度。 |
