關(guān)于HDMI 接口的 PCB布局布線要點(diǎn)設(shè)計(jì)

Kivy · 發(fā)表于 2018-8-6 11:44:26

1、定義
HDMI 的全稱是“ High Definition Multimedia ”，即：高清多媒體接口。HDMI 在引腳上和 DVI 兼容，只是采用了不同的封裝。與 DVI 相比。HDMI 可以傳輸數(shù)字音頻信號(hào)，并增加了對(duì) HDCP 的支持，同時(shí)提供了更好的 DDC 可選功能。HDMI 最遠(yuǎn)可傳輸 15 米，足以應(yīng)付一個(gè) 1080p 的視頻和一個(gè) 8 聲道的音頻信號(hào)。HDM1 支持 EDID 、DDC2B ，因此 HDMI 的設(shè)備具有“即插即用”的特點(diǎn)，信號(hào)源和顯示設(shè)備之間會(huì)自動(dòng)進(jìn)行“協(xié)商”，自動(dòng)選擇最合適的視頻倍頻格式。一對(duì)時(shí)鐘差分，三對(duì)數(shù)據(jù)傳輸差分。

2、走線設(shè)計(jì)要求
盡可能使HDMI連接器和器件之間的電氣長(zhǎng)度保持最短，從而使衰減最小化。為了使差分信號(hào)正常傳輸，一個(gè)差分對(duì)的兩走線間距必須在整個(gè)走線軌跡上上保持一致。否則，間距變化就會(huì)引起磁場(chǎng)耦合不平衡，從而降低磁場(chǎng)消除的效果，造成EMI增加。推薦線寬間距比為1:1<W:S<1：2。因?yàn)椴煌姎忾L(zhǎng)度的走線會(huì)引起信號(hào)之間的相移，也會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重EMI，理想情況下，四對(duì)差分走線走線長(zhǎng)度應(yīng)該相等，保證信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)序匹配。下圖顯示了相等及不同長(zhǎng)度走線的邏輯狀態(tài)。

四隊(duì)差分走線對(duì)內(nèi)誤差最好做到 5mil 范圍之內(nèi)，對(duì)與對(duì)的差分誤差最好控制在 10mil 范圍之內(nèi)。同時(shí)，對(duì)與對(duì)之間的間距要求做到 15mil，空間準(zhǔn)許的情況下盡量拉開(kāi)，減小串?dāng)_。等長(zhǎng)修正方式：

a、在差分走線終點(diǎn)不匹配的地方進(jìn)行繞線。

b、差分等長(zhǎng)繞線 Gap 寬度滿足 4W，A 的長(zhǎng)度為線寬的 3 倍。

C、鄰近 GND 層走線，空間足夠的情況下進(jìn)行包地處理。包地線離差分線間距滿足差分線寬的 3 倍（中心到中心），鋪銅離差分線 20mil。

信號(hào)換層的過(guò)孔附近放置一些接地的過(guò)孔，以便為信號(hào)提供最近的回路。

3、阻抗設(shè)計(jì)要求

差分阻抗控制為 100 歐姆（+/-10%），單端走線控制 50 歐姆。

pcb設(shè)計(jì)的目的在于盡可能將非連續(xù)性阻抗最小化，從而消除反射并保持信號(hào)完整。剩下的不可避免的非連續(xù)性應(yīng)集中在一起，也就是說(shuō)將這一區(qū)域的面積應(yīng)保持較小，并盡可能的緊密放置。這一想法就是將各個(gè)反射點(diǎn)集中在某個(gè)區(qū)域，而不是將其分布在整個(gè)信號(hào)路徑里（具體可見(jiàn)等長(zhǎng)修正方式）。

可能發(fā)生非連續(xù)性的位置為：

A、HDMI連接器焊盤(pán)同信號(hào)線跡相遇處；

B、信號(hào)線跡碰到過(guò)孔、電阻器組件盤(pán)或 IC 引腳處；

C、信號(hào)對(duì)被分離以圍繞一個(gè)物體布線的地方；

信號(hào)線的匹配電阻起防 ESD 作用和微調(diào)阻抗用途，通常靠近插座放置，但是兩個(gè)電阻必須是并排放置，不要一前一后。

使用堅(jiān)實(shí)的電源層和接地層來(lái)實(shí)現(xiàn) 100Ω 阻抗控制，以及電源噪聲最小化。即差分走線下面應(yīng)該是完整的參考平面，盡量避免跨分割的情況出現(xiàn)。

盡可能使用尺寸最小的信號(hào)線過(guò)孔和HDMI連接器焊盤(pán)，因?yàn)槠鋵?duì) 100 差動(dòng)阻抗產(chǎn)生的影響較小。較大的過(guò)孔和焊盤(pán)可能會(huì)導(dǎo)致阻抗下降。推薦使用過(guò)孔8mil/16mil,或者8mil/18mil。

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