苏州莱瑞测信息科技有限公司

用于HDMI接口的ESD保护技术

   2009-04-20 电子工程专辑3170
表4: TMDS传送信号的速度和‘系统’的TMDS时钟速度。
表4: TMDS传送信号的速度和‘系统’的TMDS时钟速度。

在这里作一个小结:HDMI运行的速度取决于发送器和接收器的能力,以及信号源的分辨率和颜色深度。每对TDMS数据线的速度最高是3.4 GHz。

在HDMI系统中增加ESD保护时在时基信号/性能方面的考虑

在HDMI 系统中增加ESD保护时,要考虑到增大了的电容和电感对高速TMDS数据线上所用器件的时基信号的影响。当各对TMDS数据线工作在3.4 GHz时,在连接线上增加一点点阻抗都会引起信号产生畸变,结果是:
.更难满足眼图中对上升时间和电平的要求
.对电路板设计的约朿增多
.系统的性能较差

为了减少时基信号对这些高速线路的影响,关于ESD保护器件,在技术上有关键性的四点要考虑到:
电容小
插入损失小
频率变化时电容保持稳定
做好电路板的设计,能在3.4 GHz运作,并有余量

1. 电容小

HDMI的时基信号的性能一般是通过眼图来测定的──眼图是分析时基信号的工具,它能够精确地显示时基信号和电平的误差。在眼图中间的灰色地带代表HDMI 1.3规范的要求。随着眼图中的线条接近灰色地带,允许的误差余量就越小。利用眼晴的宽度可以很好地测定数据线的时基稳定程度,而且可以看到是否存在误差。眼晴的高度表示信号的电平,或者振幅。

由于?HDMI的各对TMDS连接线路上的信号是差动的,很重要的一点是减少两条线之间的电容和信号对地的电容,从而保证信号的上升时间和下降时间在规定的范围之内。最好是,电容要尽量小,这样给设计人员留下的余地就更大。

泰科电子的PESD的电容是0.25 pF,工作在3.4 GHz时的眼图如图2所示。

图2:泰科电子的PESD的电容是0.25 pF,图中是它工作在3.4 GHz时的眼图。
图2:泰科电子的PESD的电容是0.25 pF,图中是它工作在3.4 GHz时的眼图

在这个眼图中我们看到,当工作HDMI 1.3标准规定的3.4 GHz时,上升时间、下降时间和信号电平之间有一定余量。当工作较低的速度时,眼图“干凈”得多,余量增大,可以放宽设计的约朿。

图3:硅半导体ESD保护器在2.25 GHz时的眼图。

图3:硅半导体ESD保护器在2.25 GHz时的眼图

如图3所示,硅半导体ESD保护器件的电容大很多。虽然在2.25 GHz或者在1.48 GHz时,它的眼图符合1080p的36位和24位颜色深度的要求,但是,即使是在这样的速度下,它们不符合HDMI 1.3标准的要求。这样在设计电路板时会受到约朿。

 
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