平板电视HDMI应用井喷,接收器设计难点分析

2007-09-18 08:34:20来源: 电子工程专辑

HDMI接口将未经压缩的数字视频和音频内容通过一条线缆在源端和终端进行传输,实现了音视频内容传输的革命。在与HDMI Licensing负责HDMI推广的Joseph Lee的对话中,他反复强调,HDMI已经是“事实上”的数字接口标准。尽管HDMI在授权费用方面一直遭受诟病,在PC领域也面临着与无需授权费用的Displayport接口的竞争,但在消费电子领域,由于早期成功的市场推广和大批重量级厂商的支持,HDMI可谓是一枝独秀,几乎成为平板电视、DVD和机顶盒的“标配”。随着高清内容的不断增多和全高清内容的引入,HDMI也在向更高带宽和更多功能发展,HDMI 1.3版本正是应对了高带宽和多功能的需求。

根据统计机构InStat的数据,2006年全球销售的平板电视有65%带有HDMI接口,而2008年,这一数字将增长到75%。Silicon Image亚太区销售总监姚欣仁表示,HDMI的下一个目标是移动设备,到今年下半年,由Silicon Image研发的称为“HDMI mobile”标准的低功耗源端芯片有望面世,届时移动多媒体设备将有望配备HDMI输出。再加上目前蓝光DVD和HD DVD的兴起,高清IP机顶盒的上市,标清DVD、STB上HDMI的逐渐普及,可以预计,到明年具备HDMI源端器件的设备将会大大增加。届时,每台平板电视都配上HDMI接收器将成为顺理成章的事情。

HDMI属于高速接口,最新的HDMI 1.3版本时钟速率达到了340MHz,必然面临高速设计问题。早期的HDMI设备经常出现不同源端与终端不兼容的现象,大多由于HDCP握手问题引起,随着芯片厂商技术的成熟,问题已经逐渐得到改善,不过以下一些要点在设计时仍需得到重视。

EMI问题

首先是布局布线中容易出现的EMI问题。HDMI 1.3版本的最高带宽已经高达10.2Gbps,一小段引线就可能构成天线导致EMI问题,因此HDMI布线时必须考虑线长、线宽设置和布局问题。通常建议HDMI信号线的长度要尽量短,且尽量将芯片靠近板边,以防止其它器件对它的干扰,以及它对其它器件的干扰。

ESD保护

ESD保护方面,Silicon Image亚太区销售总监姚欣仁表示,各个系统厂商对ESD的要求不同,主要表现在测试时静电枪击打位置的不同和电压大小的不同,可能采用的保护方案也有差异。对于消费电子的ESD测试通常是采用IEC 61000-4-2规范的四级测试,即8 kV接触放电和15 kV空气放电,并且要求对连接器接口处进行放电、而并非仅对芯片管脚处进行放电测试。不过要达到15 kV要求并非易事,许多系统厂商往往会对此进行折衷。在进行版图设计时,可采用分立元器件和集成ESD器件进行ESD保护,需要注意的是为保证信号完整性,必须选用电容值小(通常要小于1pF)、箝位电压值低的器件。而为了避免电容值过低造成的传输线路的阻抗低于HDMI CTS要求的85欧姆的最低要求,通常方法是使用PCB上的线路阻抗补偿增加的容性负载或者使用已有的感性负载抵消其容性负载。

HDCP握手问题

由于HDMI规范的灵活性,不同的源端和终端设备往往会出现兼容性问题,而HDCP握手问题从HDMI诞生起就一直存在。美国模拟器件公司(ADI)市场部经理窦烈表示,每年在美国进行的上百台源端和终端设备的互插测试就是为了避免上市后出现不兼容现象,目前从CTS 1.3a测试版本起,HDCP成为了强制性测试要求,这样大大的减少了HDMI设备上市后的不兼容现象出现。窦烈同时表示,一般源端设备出现问题的几率比较大,终端设备只需保证E-EDID设置正确和HDCP Key EEPROM部署正确即可。

兼容性测试

通常情况平板电视制造厂商会先将选用的HDMI芯片送至供应商那里去做预测试,在系统出样时会送至HDMI Licensing授权的测试中心(ATC)进行测试,目前全球有六大HDMI Licensing授权的测试中心,中国深圳和上海均建有测试中心,方便中国系统厂商进行授权认证。而一些HDMI芯片厂商为方便客户建立了针对自己芯片的专门的预测试中心,比如silicon image的simply HD、ADI设在北京的测试中心、硅谷数模的Easy HD测试中心等等。泰克公司市场开发经理孙志强认为,对于一些实力雄厚的系统厂商,可以通过购买专门的测试设备如信号发生器、探针和示波器,并采用专门的HDMI测试软件来进行公司内部测试,这样便于分析和解决问题,可以大大缩短产品开发上市时间。

方案选择

随着HDMI源端设备的增多,目前平板电视的HDMI接口有增多的趋势,在方案选择方面,有些厂家的接收芯片直接就有双通道或三通道的接口,而有些设计需要外加开关。德州仪器数字电视应用工程师来建超表示,采用双通道或者多通道的HDMI接收器有助于降低成本,值得广大的设计者考虑。

至于目前流行的数字电视SoC方案,ADI的窦烈表示,集成方案在BOM成本上具备优势,但在灵活性和版本进化上稍显不足。对于未来的将集成HDMI 1.3的SoC,窦烈表示,由于1.3版本的“深色”功能于相对应的缩放器(Scaler)配对就目前来说还不现实,再加上面板显示位数和高清内容的瓶颈,预计在2009之后才有可能大量投入商用。

关键字:ESD  负载  电容  压缩

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