HDMI高清接口电路设计与性能测试研究
HDMI高清接口电路设计与性能测试研
究
摘要：
随着高清视频的普及，HDMI（High-Definition Multimedia Interface，高清晰度多媒体接口）已经成为连接电视、电脑和其他
多媒体设备的主要接口。
本文旨在研究HDMI接口的电路设计与
性能测试，并提供一些关键问题的解决方案。
引言：
HDMI接口是一种全数字化音视频接口，通过该接口可以传输
高清晰度视频和多声道音频。
在设计HDMI接口电路时，需要考
虑电路的信号完整性、噪声抑制和传输带宽等多个方面的因素。
同时，性能测试也是验证电路设计可靠性和输出质量的重要手段。
一、HDMI接口电路设计
1. 信号完整性设计
为了确保HDMI接口的信号完整性，需要充分考虑信号的传输
速度和抗干扰能力。
布线时应尽量避免信号受到电磁干扰，使用
屏蔽材料和差分传输线有助于减少信号失真和串扰。
此外，合理
布局地面和电源引脚，降低信号返回和电源噪声对信号的影响。
2. 电源电路设计
稳定的电源供应是保证HDMI接口性能的关键。
合理设计电源
电路，包括滤波电容的选择和布局，以降低电源噪声和杂散频率
干扰。
使用电源隔离器和稳压器可以提供稳定的电压和电流，保
证信号的质量和稳定性。
3. 差分信号设计
HDMI接口使用差分信号传输，通过差分传输线可以有效抑制
共模噪声和串扰。
在电路设计中，需要对差分信号进行匹配和阻
抗控制，确保信号在传输时的完整性和稳定性。
此外，还要注意
差分信号引脚的布局和布线，避免信号交叉干扰和失真。
二、HDMI接口性能测试
1. 信号完整性测试
信号完整性测试旨在评估HDMI接口在高频环境下信号的稳定
性和传输质量。
通过信号完整性测试仪器，可以测量和分析信号
的功耗、时钟抖动、眼图以及通道间串扰等参数。
依据测试结果，可以优化电路设计，提高信号的质量和可靠性。
2. 视频质量测试
视频质量测试是评估HDMI接口输出的图像质量和颜色准确性
的重要指标。
通过对比原始图像和输出图像的差异，可以分析信
号失真、噪声和色彩饱和度等因素对图像质量的影响。
合理调整电路参数和滤波器可以改善输出图像的清晰度和真实性。
3. 声音性能测试
HDMI接口还可以传输多声道音频，因此声音性能测试也是必要的。
通过测试音频的频率响应、失真等参数，可以评估HDMI 接口在传输音频信号时的稳定性和准确性。
根据测试结果，可以优化电路设计，提高音频的还原度和音质。
结论：
本文对HDMI高清接口电路设计和性能测试进行了研究。
在电路设计中，需要注重信号完整性、电源电路和差分信号设计。
性能测试包括信号完整性测试、视频质量测试和声音性能测试。
通过合理的电路设计和性能测试，可以提高HDMI接口的质量和稳定性，满足高清视频传输的需求。
HDMI2.0兼容性测试指南
Agilent T echnologies
Presentation Agenda
Agilent 长期参与标准制订与发展
HDMI 接口简介 HDMI 2.0 概览
剖析测试流程 Agilent HDMI 测试方案
测试系统控制
FlexEDID Vprime VTF-501
测试
测试点接入
测试夹具: 会决 定测量带宽
测试
测试夹具
Wilder TPAA型插头夹具
测量系统带宽取决于HDMI连接器组合
Bitifeye 0101-0200-0 插头夹具
最新的HDMI TPA夹具 与配对的连接器组合的 性能. 但是…. 这仅仅反映选定的插头 和插孔连接器组合及其 布局的性能. 采用不同 的连接器和布局会降低 TPA其整体频响.
剧院格式
双视图
HDMI 展台 4k x 2k CES 2014, Las Vegas
BTU-R .2020 Color Space
HDMI 2.0接口变化
HDMI 2.0
新特点
物理层测试方案
HDMI 源端测试 HDMI 电缆/阻抗测试 HDMI 接收端测试
HDMI 电缆 HDMI 发送 端 HDMI 接收 端
CRU
+ HDMI Eq
v v
TPA D-E
(optional)
T-LineEmbed
可选 (TPA s4p)
TP1
TP1’
需要标准s4p文件, 要求标准模 偏差值 型
TP2
TP2EQ
CTS 要求: 测试项目与设备功能
接口电路的测试方法
接口电路的测试方法
1. 信号完整性测试，这是接口电路测试中最基本的一步。
通过使用示波器和信号发生器等设备，可以测试接口电路中传输的信号的完整性，包括波形、幅度、频率等。
这有助于确保信号能够在电路中正确地传输和接收。
2. 电压和电流测试，接口电路通常需要处理不同的电压和电流水平。
因此，对电路中的电压和电流进行测试是非常重要的。
通过使用多用表等设备，可以确保电路能够在不同的电压和电流条件下正常工作。
3. 速度和时序测试，对于高速接口电路，如USB、HDMI等，速度和时序测试是至关重要的。
通过使用逻辑分析仪等设备，可以测试接口电路中信号的传输速度和时序，以确保数据能够在规定的时间内正确传输和接收。
4. 抗干扰测试，接口电路通常会受到外部干扰的影响，如电磁干扰、射频干扰等。
因此，对接口电路进行抗干扰测试是必不可少的。
通过在实验室中模拟不同的干扰条件，可以测试接口电路的抗干扰能力，以确保其在实际应用中能够正常工作。
总之，接口电路的测试是确保电子设备正常运行的关键步骤。
通过对信号完整性、电压和电流、速度和时序以及抗干扰等方面进行全面的测试，可以确保接口电路的可靠性和稳定性，从而提高电子设备的整体性能和可靠性。
WI-EG-036-HDMI-高清连接线设计规范
版本
修订内容
日期
修/制订者
审核
批准
A/0
新制订
2015-10-22
1.0目的
指导HDMI(single link/dual link)等相关产品的设计，为其产品设计提供理论依据
2.0范围
本厂的HDMI cable、HDMI assembly、HDMI adaptor等产品。
3.0名词解释
HDMI：High-definition Digital Multimedia Interface高清晰数字多媒体视频/音频接口, HDMI是一个由高清晰度显示工作组(HDWG)制定接口标准。
7.2HDMI-B(dual link)：传输2条TMSD通道数据；
7.3HDMI-A(single link)：传输1条TMSD通道数据；
7.4HDMI-A(single link)：传输1条TMSD通道数据。
Type CconnectorTypeDconnector
8.0PIN点定义如下表：
8.1 HDMI Type A Connector Pin Assignment
6.2本厂常规测试项目如:导通,摇摆测试等项目按本厂相关标准执行。
6.3 Cable Assembly TMDS信号测试要求:
Cable Assembly Parameters
Parameter
Value
Maximum Cable Assembly Intra-Pair Skew)
112psec (0.20 Tbit)
线材示意图(示范规格)接线方法
HDMI(A)-DVI(single)Adapter接线方法
5.2 High Speed HDMI Cable with Ethernet高速以太网HDMI线
HDMI原理及测试方法
HDMI原理及测试方法1.HDMI原理：HDMI接口使用了一种全数字传输协议，通过高速差分对信号进行传输。
它包括多个信号通道，如视频通道、音频通道、控制通道等。
在HDMI接口上，数据以序列方式传输，使用TMDS（Transition Minimized Differential Signaling）编码来减少传输噪声。
HDMI接口支持多种分辨率，从标清到高清不等。
它也支持多种音频格式，包括立体声、5.1声道、7.1声道等。
同时，HDMI还支持CEC （Consumer Electronics Control）功能，可以通过一个遥控器来控制多个HDMI设备。
2.HDMI测试方法：为了确保HDMI接口的正常工作和高质量的信号传输，需要进行一系列的测试。
以下是几种常用的HDMI测试方法：(1)电气测试：电气测试主要用于验证HDMI接口的电信号传输性能。
这包括信号的峰值电压、差分传输幅度、时钟频率、立即传输延迟等方面的测试。
电气测试通常使用专业的测试设备，如示波器、信号发生器等。
(2)视频质量测试：视频质量测试用于评估HDMI接口传输的图像质量。
这包括分辨率、亮度、对比度、色彩饱和度、色彩准确性和图像稳定性等方面的测试。
视频质量测试通常使用图像分析仪、色彩校正仪等设备。
(3)音频质量测试：音频质量测试用于评估HDMI接口传输的声音质量。
这包括声音的清晰度、音调、声道分离度、失真度和动态范围等方面的测试。
音频质量测试通常使用音频分析仪、音频发生器等设备。
(4)兼容性测试：兼容性测试用于验证HDMI接口与其他设备的兼容性。
这包括与不同分辨率、不同音频格式和不同传输速度的设备进行连接和传输测试。
兼容性测试通常需要使用多个HDMI设备和专业的测试软件。
(5)可靠性测试：可靠性测试用于评估HDMI接口的长期使用和稳定性。
这包括信号传输的稳定性、接口连接的可靠性和信号传输的一致性等方面的测试。
可靠性测试通常需要进行长时间运行测试，并进行多次重复测试。
HDMI高清线检验标准
★ ★ ★ ★
线体无脏污、划伤、变形、露铜等。
★
线材 线身油印印字要正确清晰,不可有 ★
错印、重印、拉条等现象.
线材的表面为半亮面平滑面
★
插头及磁 环
线材的外被颜色与订单或图纸要求 一致，无错色、杂色、大的色差 HDMI 端子规格、材质、镀金/镀 镍及镀层厚度必须符合图纸或订单 要求
★ ★
备注
HDMI 高清线检验标准
六检验项目及内容检验项目检验方法检验内容判定标准判定备注crmami包装外箱不可有破损变形脏污材质不符等问题外箱标示正确完好如产品名称数量毛重净重箱号等外箱印刷内容及尺寸必须与要求相符准确无误外箱需按包装资料要求打好包带二字型和井字型及封箱胶带h型且材质颜色logo尺寸均符合要求检验项目检验方法检验内容判定标准判定备注crmami外观目视包装贴纸不可有脏污涂改破损内容错误位臵贴错等问题不可有快递单或其它贴纸吸塑纸卡折盒袋子均符合要求如尺寸材质颜色印刷内无少装错装漏装混装私自杂物等包装方式及扎线方式符合包装明细要求入库卸货必须保证同种产品归类下重上轻堆放无破损脏污异色少放漏放等说明书合格证填充物必须是干净空白无内容的纸皮或其它填充材料环保无毒线材线材表面有胶粒不光滑问题20cm05mm的胶粒不可超线身油印印字要正确清晰不可有错印重印拉条等现象
细》要求
成品包装入库时外箱无受潮、变形
★
入库卸货必须保证同种产品归类，
1.
下重上轻堆放
目视 附 件 及 配 无破损、脏污、异色、少放、漏放
外 及卡 件
等（说明书&合格证
尺
填充物
必须是干净、空白无内容的纸皮或 其它填充材料（环保无毒
线材表面有胶粒、不光滑问题
（20cm 内 0.5mm 的胶粒不可超
hdmi接口硬件测试标准及说明
hdmi接口硬件测试标准及说明HDMI（High Definition Multimedia Interface）是一种数字音视频接口，广泛用于连接高清电视、显示器、投影仪等设备。
HDMI 接口的硬件测试通常需要遵循HDMI 规范和相应的测试标准，以确保设备之间的互操作性和性能。
以下是HDMI 接口硬件测试的一些常见标准和说明：1. **HDMI 规范：**- HDMI 标准由HDMI Forum 维护，它定义了HDMI 接口的物理连接、电气规范、通信协议和支持的功能。
硬件测试应当符合相关的HDMI 规范版本，例如HDMI 1.4、HDMI 2.0、HDMI 2.1 等。
2. **HDMI CTS（Compliance Test Specification）：**- HDMI CTS 是HDMI Forum 制定的一套符合HDMI 规范的测试规范。
设备制造商通常需要进行HDMI CTS 测试，以确保其产品符合HDMI 规范。
CTS 测试涵盖了多个方面，包括信号质量、电气特性、功能性等。
3. **HDMI ATC（Authorized Test Centers）：**- HDMI ATC 是由HDMI Forum 授权的测试中心，负责执行HDMI CTS 测试。
通过HDMI ATC 测试的产品可以获得HDMI Forum 的认证，表示其符合HDMI 规范。
4. **HDMI High Speed Cable Testing：**- HDMI 高速电缆是支持高分辨率和高带宽的HDMI 版本所需的。
对于HDMI 2.0 和HDMI 2.1，高速电缆测试变得尤为重要。
这涉及到电缆的传输速率、带宽、时钟频率等参数的测试。
5. **HDMI HDCP（High-bandwidth Digital Content Protection）：**- HDCP 是一种用于保护数字内容传输的协议。
HDMI 设备通常需要支持HDCP，而硬件测试需要验证设备是否正确实现了HDCP 协议，以确保对受版权保护的内容进行正确的处理。
HDMI接口的硬件设计
HDMI接⼝的硬件设计⾼清晰度多媒体接⼝(High Definition Multimedia Interface，HDMI)是⼀种全数字化视频和声⾳传输接⼝，可以传输未压缩的⾳频及视频信号，信号传送前⽆需进⾏数/模或者模/数转换，1.0版本最⼤像素传输率为165Mpx/s，⾜以⽀持1080p画质每秒60张，在HDMI 1.3规格中扩增为340Mpx/s，以符合未来可能的需求。
HDMI可⽤于机顶盒、DVD播放机、个⼈电脑、显⽰器、数字⾳响与电视等设备。
1、接⼝规格及定义HDMI接⼝⼀共有4种，HDMI type A 、B 、C 、D ，通常，个⼈PC、机顶盒、便携式显⽰器都采⽤A型⼝。
HDMI type A 共有19个引脚，带宽⽀持SDTV，EDTV，HDTV，UHD和4K模式，信号定义可分为以下⼏类：数据信号：TMDS D0~D2时钟信号：TMDS CLK通信信号：IIC其他：CEC，DCC，HDP接⼝中1-9Pin为数据差分对信号，每对差分信号由屏蔽材料包裹，并将屏蔽端引出，故屏蔽引脚都需要接地，差分对信号可以直接与XC7Z010的PL段连接，但需要注意将差分对信号上拉到IO⼝的bank电压；10-12Pin为时钟信号，时钟信号的连接与数据信号⼀致，屏蔽引脚接地，差分对信号上拉到IO⼝的Bank电压；13Pin为消费电⼦控制通道，⽤于传输控制视听设备指令，如播放、暂停、待机等；14Pin保留，也可以⾃定义为其他信号；15-16Pin为DDC信号，⽤于视听设备的基本信息，如分辨率、制造商等，在使⽤时需要注意，与XC7Z010的PL端连接时需要进⾏电平转换，将电压转换⾄IO⼝的bank电压；17Pin为DDC信号的参考地；18Pin为5V电压引脚19Pin为热插拔信号，⽤于检测HDMI设备是否存在，⾼电平有效；2、接⼝电路HDMI接⼝电路设计除了需要考虑差分对信号的匹配问题，还需要考虑端⼝的保护问题，端⼝保护主要有两个部分，分别为HDP端⼝防击穿保护和信号端的ESD保护;HDP引脚可以添加三极管或者MOS管控制该引脚对地的导通关断来实现保护，以防⽌设备断电时电压反灌导致电源损坏；ESD保护可使⽤TVS来保护，保护模式与JTAG接⼝⼀致；3、参考电路该电路为XC7Z010对应使⽤的接⼝电路，接⼝直接与PL端连接，通过PL端资源可以模拟接⼝标准实现显⽰输出；。
高清多媒体接口HDMI高级一致性测试技术
高清多媒体接口HDMI高级一致性测试技术高清多媒体接口（HDMI）是一种用于将高清视频和音频信号传输到显示设备的接口标准。
为了确保HDMI接口在不同设备之间的兼容性和性能一致性，需要进行高级一致性测试。
HDMI高级一致性测试技术是一种全面评估HDMI接口性能的测试方法。
它通过模拟真实世界的使用场景，测试HDMI接口在不同分辨率、色彩空间和音频格式下的表现。
首先，HDMI高级一致性测试会测试HDMI接口对不同分辨率的支持。
这包括标准的高清分辨率，如720p和1080p，以及更高的分辨率，如4K和8K。
测试会检查接口的带宽和像素时钟频率，确保接口能够传输高质量的视频信号。
其次，HDMI高级一致性测试还会测试接口对不同色彩空间的支持。
色彩空间指的是在表示颜色时使用的编码方式。
常见的色彩空间包括RGB和YUV。
测试会验证接口在不同色彩空间下的颜色准确性和色彩饱和度。
另外，HDMI高级一致性测试还会测试接口对不同音频格式的支持。
这包括标准的立体声音频和环绕声音效。
测试会确保接口能够传输清晰、高保真的音频信号，并支持多通道音频解码。
为了进行HDMI高级一致性测试，需要使用专业的测试设备和软件。
测试设备会生成各种测试模式的视频和音频信号，并将其通过HDMI接口送入被测设备。
然后，测试设备会分析接收到的信号，并评估接口的性能和一致性。
除了基本的高级一致性测试，HDMI还提供了一些其他的高级功能，如CEC（消费者电子设备控制）和HDCP（高级数字内容保护）。
这些功能也可以通过HDMI高级一致性测试来验证其正常工作。
总之，HDMI高级一致性测试技术是一种全面评估HDMI接口性能的方法。
它能够测试接口对不同分辨率、色彩空间和音频格式的支持，并确保接口能够传输高质量的视频和音频信号。
通过进行高级一致性测试，可以保证HDMI接口在不同设备之间的兼容性和性能一致性。
HDMI（High-Definition Multimedia Interface）是一种数字化音视频传输接口，旨在提供高清晰度的多媒体体验。
HDMI接口标准及应用设计
文章编号:1002-869202007002-0032-03HDMI接口标准及应用设计黄庆敏1!罗键2"1.厦门华侨电子股份有限公司研发中心!福建厦门361006#2.厦门大学计算机与信息学院!福建厦门361005$摘要简述了高清多媒体接口HDMI的基本概念及其技术优势!并从HDMI的高速布线"ESD设计"多路开关器件的选择等三个方面来探讨HDMI在实际应用设计中的难点和应注意的问题#关键词HDMI接口$静电放电$最小化传输差分信号$阻抗匹配中图分类号TN334.7文献标识码BHDMI Interface Standard and Application DesignHUANG Oing-min1LUO Jian201.R&D Center of Xiamen Ouerseas Chinese Electronic Co.Ltd.Fujian Xiamen361006China;2.College of Computer and Information Xiamen Uniuersity Fujian Xiamen361005China>Abstract This paper comprehensively summarizes the basic concepts and the advantage of HDMI,and discusses the difficulties and problems in high speed layout ESD design and multiple-switched IC selection that should be considered in the use of HDMI. Key words HDMI;ESD;TMDS;impedance matching#实用技术#1引言显示技术的发展促进了信号接口标准的升级换代O 家电产品的信号接口发展从最初的复合视频接口~S-Video接口~分量YPbPr接口~DVI接口一直到高清多媒体接口HDMI适应了不断提高的视频信号清晰度要求实现了数字信号的高速传输O美国联邦通信委员会FCC 0Federal Communication Commission>强制规定自2005年7月1日开始所有与高清电视有关的电子产品必须带有DVI或HDMI接口代表欧洲信息通信技术与消费电子产业的组织EICTA也于2005年1月19日在布鲁塞尔宣布任何贴有HD Ready的显示设备必须采用HDMI或DVI数字接口O不仅如此HDMI接口也广泛用于DVD和机顶盒等家电中并且将应用范围扩大至Sony PlayStation3PC等其他领域强化了HDMI的市场地位O接收端的数字电视机及其他消费类家电产品采用HDMI接口如要想获得HDMI标识必须通过HDMI兼容性测试这使电路板和系统布局设计显得尤为重要O 由于HDMI插头是一个易受瞬间破坏的外接端口为确保该端口的性能还需加强该端口的ESD(静电放电>性能O同时由于各种带有HDMI接口的终端家用设备日益增多如何加强带有HDMI显示终端的连通性也将是问题O这些问题对HDMI的应用设计带来极大的挑战O2HDMI技术简介HDMI(High Definition Multimedia Interface>是高清晰多媒体接口的缩写其标准是基于DVI(Digital Visual Interface>制定的可以看作是DVI的强化与延伸两者可以兼容O HDMI规范已从刚发布时的1.0版发展到现今的1.3版[I]图I与图2分别是HDMI接口外部结构与实物图O在短短几年内HDMI凭借其突出的技术优势得到了快速发展与其他视音频接口相比其优势主要体现在:I>HDMI只通过一条HDMI缆线就可实现提供任何音频/视频源与音频和/或视频终端之间的连接O2>在保持高品质的情况下能够以数码形式传输未经压缩的高分辨力视频和多声道音频数据O HDMI能够支持所有的ATSC HDTV标准不仅可满足目前最高画质的1080p/60Hz格式还能支持DVD Audio等数字音频格式支持8声道96kHz~立体声192kHz和24bit数字音频(兼容SACD Dolby DTS等多种音频格式>O3>HDMI可搭配宽带数字内容保护(High-band width Digital Content Protection;HDCP> 提供了数字信号传输的内容保护O正是由于HDMI内嵌HDCP内容保图1HDMI接口外部结构图2HDMI接口实物!"#$!"!""7年第31卷第2期!总第!98期"No.2Vol.312007!Sum No.298"护机制a 所以对好莱坞具有特别的吸引力a 使其推广大大加速O4)HDMI 支持视频源和显示终端之间的双向通信a 实现了通信和智能控制的新功能O此外a 新发布的HDMI1.3版本提供了更多新功能a 使HDMI 具有了更广泛的应用11)速度更快1虽然HDMI 1.2已具有能支持现有HDTV 格式的带宽a 但为支持将来HD 显示设备的需要a HD MI 1.3将其单链接带宽提高到340MHZ (10.2Gbit/S >O2>色深扩展1HDMI 1.3支持30位~36位和48位(RGB 或YCbCF >色深a 此前版本的色深最高为24位O 色深扩展主要体现以下优点1能使HDTV 和其他播放效果由数百万色彩提升至数十亿色彩S 消除屏幕色带a 使音调转换更平滑a 色彩之间的渐变更细致S 支持更高的对比度S 能呈现更多倍数的两种色彩之间的阴影或黑白颜色之间的灰色阴影种类a 在10位色深的条件下a 至少能把呈现的阴影提高4倍a 甚至可提高8倍或更高O3>色域更宽1HDMI 1.3新增了对 XVYCC "色彩标准(IEC61966-2-4色彩标准>的支持a 使HDTV 显示的色彩更加精确a 实现更加自然~逼真~生动的显示效果OXVYCC 色彩空间支持的色域是现有HDTV 信号的1.8倍O 几个HDTV 制造商已推出支持XVYCC 的液晶电视a 三菱称之为全色谱色彩(FuII SpectFum COIOF TM >a 索尼则称之为广色域(Wide COIOF Gamut >O4>唇形同步(音~视频同步>1为增强画面内容的清晰度及精细度a 消费电子设备正在通过复杂的数字信号处理技术a 使得视频处理比音频处理要花更多的时间a 从而导致视频画面与配音不相匹配的结果O HDMI 1.3加入了自动音频同步的功能a 使设备能自动地执行同步O5>新式微型接口1应HD 摄录一体机和数码照相机等小型便携式设备对与HDTV 无缝连接的需求a HDMI 1.3提供称为 C 型"连接器的新式微型接口a 见图3O6>新增无损音频格式1HDMI 1.3扩展了HDMI 对高带宽无压缩数字音频和有损压缩格式(比如DOIby 数码和DTS >的支持a 增加了对新型无损压缩数字音频格式DOIby TFueHD 和DTS-HD MaSteF AudiO 的支持O 杜比TFueHD 是100%无损音频a 能够以1/2甚至1/3的比特率呈现与未压缩PCM 相同的效果O美国SiIicOn Image 已推出用于HDTV 和DVD 播放器的HDMI 1.3发射器/接收器芯片a 除了索尼的PS3~东芝的HD-DVD 和爱普生的3LCD 投影机已使用HDMI1.3外a 2007年a 支持HDMI 1.3的产品将大量涌现O 这就需要家电制造商的应用工程师与设计师深入了解HDMI 的各种特点与设计要求O3HDMI 设计要点3.1HDMI 的高速PCB 设计HDMI 1.3的最高传输速率已达10.2Gbit/S a 因此HDMI 布线时必须考虑高速PCB 布线问题a 必须考虑线长~线宽设置和布局问题O 首先需注意的是HDMI 信号线里传输的是高速率信号a 其信号线的一小段引线就可能导致EMI (电磁干扰>问题O 因此在印制板上a HDMI 信号走线要尽可能短a 走线最长不可超过5cm a 同时为了保证HDMI 信号的地线回路能尽可能短a 与HDMI 信号走线层邻近的层要保证地线的连续a 最好是一整片的回路地O HDMI 认证规范里要求每对差分线的阻抗必须在85~115!之间a 由于印制板厂商的差异性a 想单纯通过走线的长度与宽度来控制阻抗有一定难度a 因此为能满足HDMI 认证的要求a 需做到1首先在走线时能以0.5~0.8mm 宽度来走线a 其次在每根差分线串一个电阻a 并根据实际印制板上走线的阻抗来最终确定需串联在信号线上的电阻值O由于HDMI 处理芯片的工作速度很高a 所以对电源和地要求比较严格O 在进行印制板布局时a 要尽量让HDMI 处理芯片靠近板边a 以防止它与其他器件之间的干扰O 在布板空间允许的情况下要尽量在芯片的每个电源管脚旁布一个100nF 的电容a 同时注意电源走线需先到达电容再进入芯片管脚O HDMI 的几对差分线在管脚处会离得比较近a 但走线时仍应该保持间距a 不然就可能对其他差分线对造成干扰O 差分线对之间应该保证有0.75mm 以上的距离O 3.2HDMI 的ESD 设计ESD 是指当两个主体静电势有差异时产生的静电荷传输O 这种突然放电可能是由于直接接触或静电场的产生而引起的O HDMI 图像芯片采用几何尺寸非常小的硅片制造a 对ESD 非常敏感a 易受瞬间破坏O ESD 保护设备通常要求电容值较大a 以承受全球认可的ESD 标准IEC61000-4-2定义的高浪涌O 但针对HDMI 这种高速视频信号接口a 容性负载会导致信号衰减a 所以ESD 保护设备利用各种方法和技术降低电容O 为了降低容性负载必须谨慎地选择ESD 器件O标准保护元件如齐纳二极管~陶瓷电容~肖特基二极管或多层变阻器主要解决的是针对低速接口要求的ESD 保护问题a但因其结电容较高a 无法达到高速接口的阻抗图3HDMI A 型与C 型接口!!要求;其他如聚合体二极管就其0.02pF数量级的低结电容而言是非常有潜力的,但其主要缺点在于:经过若干次ESD冲击之后性能会退化;启动电压也不可靠,通常高于l kV,这就意味着受保护的IC在聚合体器件对浪涌有反应之前最低必须承受l kV电压;同时由于采用专用小批量制造工艺,成本也比较高,此外,上述元件的特性是离散的O为了保护所有相关的HDMI信号线,至少需要l2个同类分立元件O这样在布板时为了优化性能并让所有通道匹配,就必须进行调整电路板的设计O为了减少这些标准元件的大电容,常要采用附加的共模扼流圈来补偿这些保护器件的高容性负载O这种技术不仅增加了设计难度,而且更难通过HDMI符合性测试O因此,为保护符合HDMI l.3标准的HDMI接口免遭静电破坏,选择ESD器件时至少要有以下5方面的严格要求: l>高电平ESD保护满足针对消费电子应用的国际标准(IEC6l000-4-2第4级>的要求;2>非常高的二极管开关速度(纳秒级>和超低结电容(<l pF>;3>经受若干次ESD冲击之后鲁棒的ESD保护没有退化;4>即使经过几百次ESD放电仍要保持低泄漏;5>以小的占用面积实现最高的集成度O3.3HDMI多路开关器件的选用随着各种带有HDMI接口的终端家用设备日益增多一个带HDMI输入接口的数字高清显示器可能要同时接收机顶盒~游戏机~高清DVD等多个信号源发来的HDMI信号这时一个HDMI接口就不够用了O为增强高清数字显示器的连通性除选用更高性能的HDMI接收芯片外还可通过在各HDMI输入接口间增加HDMI切换开关来实现O由于HDMI的速率非常高选用不合适的HDMI开关可能会导致误码率的增加甚至造成发送或接收数据的失败O所以在选用HDMI开关器件时必须针对应用的特定需求来进行特别要关注以下的关键要求[2]:l>导通电容与导通阻抗开关的导通电容是判断开关对TMDS(Transition MinimiZed DifferentiaI SignaIing>数据流影响的最重要因素O过大的开关电容会导致信号弧形边缘造成较慢的上升和下降速度O其结果是系统的抖动增加相应的误码率增大O但低导通电容和高带宽性能需要付出增加导通阻抗的代价因此这个折中将是不可避免的O从普通的电压驱动中了解到导通阻抗往往会引起插入损耗和信号衰减但HDMI是通过有终端匹配电阻的恒流源来建立信号电平以实现传输O TMDS信号的典型信号范围为AVcc 到AVcc-0.5V就能够实现驱动恒流源为通过50!的偏置电阻形成l0mA电流以建立接收器输入电压O由于TMDS传输线由电流驱动开关上的插入损耗要比普通的电压驱动少得多O采用恒定的l0mA恒流源不论电阻上的电压降为多大都能在接收器输入端提供正确的电压不过毕竟不是理想的恒流源所以还应注意开关的导通阻抗不能过大O总之HDMI开关的导通电容应该很小O当面对导通电容/导通阻抗的折中问题时应当选择较低的导通电容因为导通电容对系统性能的影响相对较大O2>带宽以HDMIl.0为例想以最大的速率传输数据HDMI 开关就必须具有至少825MHZ的带宽(因为数据速率传输为l.65Gbit/s并同时在上升和下降沿触发>O由此得知在0~825MHZ的频率范围上开关的信号损耗不得大于3dB O此外较窄的带宽会缩短系统可接受的线缆长度O所以HDMIl.0的应用中HDMI开关至少应该具有825MHZ的带宽O而HDMIl.3的应用中由于其数据传输最高速率达到了每对信号线3.4Gbit/s其对HDMI开关带宽要求自然也会更高O3>阻抗匹配以减少反射此外必须考虑阻抗匹配以及在高速数据线路上增加开关对于信号反射产生的影响O虽然HDMI开关不可能完美地匹配传输线的线阻抗但是这些开关仍可通过设计使信号反射减至最小O通过选择具有低导通电容和导通阻抗的HDMI开关便可将总系统反射降至最小O就信号反射而言最好选择较低的导通电容和较高的导通阻抗这会使开关输入端的电压驻波比(VSWR>具有较大的幅值有助于补偿稍高的导通阻抗导致的任何损耗O 4小结作为一个数字显示设备与数字影音设备之间的桥梁HDMI在被广泛应用的同时也对其设计者提出更高的技术要求O通过对HDMI各个设计要点的把握并全面系统地对HDMI的设计电路进行考虑是保证HDMI信号在规范要求内的正确传输和正确恢复的必要途径O参考文献[l]SiIicon Image Inc.HDMI Specification Version l.3[S].2006.[2]WILLIAMS T.利用HDMI开关增强数字高清显示器的连通性[EB/ OL].(2006-08-04)[2006-l2-0l]./ART_8800427 663_48070l_c64b5886200608.htm.!作者简介I黄庆敏(1978!)I工程师I从事数字电视硬件电路的开发工作;罗健I博士生导师O责任编辑I哈宏疆收稿日期I2007-01-05!"#$!"!""7年第31卷第2期(总第!98期)。
HDMI原理及测试方法
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Source差分测试（7-6） ：信号对间时间偏移
11 01 01 0100
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测试连接-差分测试
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Source单端测试（7-2）：低电平输出电压
1.捕获10000次以上波形，测量Data+和Data-的低电平输出电压 2.要求Low Amplitude+和Low Amplitude-符合下列规范， 当支持的时钟频率小于165Mhz时， 2.7<Low Amplitude<2.9; 当支持的时钟频率大于165Mhz时，2.6<Low Amplitude<2.9
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Source单端测试（7-7） ：信号对内时间偏移
Skew < 0.15*Tbit;
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DPO技术，超高的波形捕获率
DSO
DPO
DPO技术可以实现25万次/秒的波形捕获率，当对波形的捕获次数有要求的测试项 目如Rise/Fall time,intra-pair skew,VL等项目进行测试时，示波器会自动打开DPO 功能，缩短测试时间，同时保证测试的客观性和可重复性。
– – – – 提供双向的点对点通讯 建立高性能的家庭网络 比目前的CEC提供1000被以上的传输速率 使用被广泛应用的以太网技术
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数字音频流的传输
– – – – 提供 SPDIF (Sony/Philip Digital Interface) 格式的数字通道 由AV 控制中心提供多功能的音频处理 实现 32k/44.1k/48k 高采样率的音频质量 音频反向传输 (Sink to Source)