使用3GHz HDMI接收器设计高分辨率影视产品

的衰减在高频段明显改善。

图5 4K×2K信号通过2米HDMI铜线后的眼图

由于终端客户的应用情况是各种各样的。比如，带有HDMI Rx的投影仪通常需要较长的HDMI线，而在住家中的人们用来连接电视和DVD间的连线则可能长也可能短。这个现象给系统和Rx芯片设计工程师带来了另一个需要解决的难题——如何使这个前端的均衡器能够正确地对HDMI传输线的长短进行正确地识别、反馈，进而自动调节均衡器的增益？在这里，我们要强调“自动调节增益”的功能，因为要求一般家庭用户去根据连线的长短来调节电视的设置是不太现实和方便的。在上市的首款300MHz HDMI Rx ADV7619中集成的均衡器采用了“真实动态均衡技术”，使得这个问题得到了比较好的解决。它能根据接输入信号的HDMI导线的长短自动调节增益。如图5所示，在HDMI线为10米时，均衡器会将增益优化在3GHz。

另一个系统设计中非常重要的因素是PCB的设计。因为大多数家用电器都会有多个HDMI输入，所以PCB上HDMI输入走线的优化和匹配会很关键。在设计3GHz的HDMI线路时尤其要注意到以下几个可能会出现的问题：

（1） TMDS双线的匹配较差

（2）过长的连线带来的信号波动与衰减

（3）相邻引线中的信号干扰（高速信号尤其严重）

每对TMDS线对应该尽量紧凑，使得输入走线的长度能满足100Ω差分阻抗的要求。特别要注意信号线不要跨越其它数字传输和时钟线，以免引起干扰TMDS信号的串线。

另外，在制版、选择PCB和元件时也要考虑它们对信号的影响。高规格的PCB材料虽然对抗信号互相干扰性能好，但其价格对消费类产品的成本则压力过大。而人们常用的FR4材料（介电常数0.45~0.48）对信号的影响会达到每8英寸-1dB。

检验和测试3GHz数据传输

由于目前4K×2K的源还不是很普及，能直接显示4K×2K的屏则更稀少。所以如何直接检验和测试3GHz数据传输以及做更一步的HDMI验证是亟需解决的一道难题。在ADI的HDMI测试实验室，我们成功地用ADV7619（HDMI 3Gbs Rx）、1080p的显示屏和市场上可买到的一般的1080p的信号发生器观察和测试了4K×2K的信号。下面我们简单介绍一下测试的方法、原理和装置。

图6是4K×2K图像的验证装置流程图。其功能是将一个4K×2K的图形转变为2K×1K的图再将其用一个支持1080p的屏显示出来。

图6 4K×2K图像的验证装置流程图

（1）4K×2K的HDMI源（source）：

市场上现已有4K×2K的源但成本会较高。我们在这里用ADV7511 HDMI Tx的2X输出模式（详细描述可见ADV7511说明书）将一个24bit（每种颜色8bit）的1080p的源转化成一个3Gbs的HDMI测量源。

（2）4K×2K信号的接收：

ADV7619可以接收24bit的3Gbs HDMI信号。它的输出由2个24bit的输出总线（TTL data bus）组成。

（3）将Hsync的频率降低一倍：

这一步骤是我们能否用1080p的屏来观测4K×2K信号的关键。1080p的屏是不支持4K×2K的Hsync的，所以我们用一个FPGA（在ADV7619的评估板上）将2个24bit的输出总线之一的信号的频率降低一半，使之成为1080p的屏能够支持的Hsync模式。这样在屏上显示的是由原始2K行的隔行数据组成的1K图像。

结论

3Gbps HDMI接口的解决方案使得用户可以直接体验3DTV（60Hz）和4K×2K等HDMI最新标准定义的新功能。接收器前端集成的能自动调节补偿强度的均衡器是高速HDMI接收器性能的关键。在设计3Gbps视频系统时必须重视适当和优化的的布线，以防止HDMI信号路径上高频信号的相互影响。在ADI的“Engineering Zone”网站上有相关的资料可供大家参考。

测量和验证是HDMI设计中不可缺少的一环。本文后半部分介绍的方法简单易行，而且因为不需要购置4K×2K的信号发生器和显示屏，所以成本也较低。如不打算购买昂贵设备的话这不失为一种可行的验证方法。

本文作者非常感谢在写作过程中与ADI的Pablo Acosta和Brett Li所做的诸多有益的讨论。

Source:中电网