LMH12x9：開啟12G UHD視頻傳輸新境界

在當今的視頻技術領域，超高清（UHD）視頻的發展日新月異，對數據傳輸的速率和質量提出了更高的要求。德州儀器（TI）的LMH12x9系列（LMH1229和LMH1239）作為帶有集成時鐘恢復器的12G UHD遠距離電纜均衡器，為解決高速視頻數據傳輸中的信號損耗和抖動問題提供了卓越的解決方案。

文件下載：lmh1229.pdf

一、特性亮點，鑄就卓越性能

（一）廣泛的標準兼容性

LMH12x9支持ST-2082-1 (12G)、ST-2081-1 (6G)、ST-424 (3G)、ST-292 (HD) 和ST-259 (SD) 等多種SMPTE標準，兼容DVB - ASI和AES10 (MADI)，集成的無基準時鐘恢復器能夠鎖定到11.88Gbps、5.94Gbps、2.97Gbps、1.485Gbps或1.001分頻子速率、270Mbps等SMPTE速率，為不同視頻應用場景提供了強大的支持。

（二）出色的電纜均衡能力

在典型電纜長度測試中，以Belden 1694A電纜為例，在不同數據速率下都能實現出色的信號傳輸。例如，在11.88Gbps (4Kp60 UHD) 時可達100m，5.94Gbps (UHD) 時為150m，2.97Gbps (FHD) 時為220m，1.485Gbps (HD) 時為300m，270Mbps (SD) 時為600m。即使在病態模式下，也能保持較高的傳輸性能，如11.88Gbps (4Kp60 UHD) 時仍可達90m。

（三）高度可配置性

該器件具有片上75Ω終端和回波損耗補償網絡，輸入電纜均衡器和時鐘恢復器特性豐富。可編程CDR環路帶寬設置可根據不同的輸入抖動和輸出抖動需求進行調整，LMH1239還具備2:1 75Ω輸入多路復用器，增加了輸入選擇的靈活性。輸出驅動器具有去加重功能的1:2 100Ω扇出輸出和具有電纜故障檢測功能（支持最長600m）的時鐘恢復型75Ω環通輸出，并且可以通過控制引腳、SPI或SMBus接口進行配置。

二、引腳配置與功能，靈活應對多樣需求

（一）引腳布局清晰

LMH1229和LMH1239采用32引腳RTV (QFN) 封裝，尺寸為5mm x 5mm，引腳布局涵蓋高速信號、串行控制接口、控制引腳、電源、LDO輸出和GND等不同類型，方便工程師進行電路設計和連接。

（二）功能豐富多樣

• 高速差分I/O引腳：如SDI_IN+和SDI_IN - 作為自適應電纜均衡器的75Ω輸入端口，具有片上75Ω終端和集成回波損耗網絡，滿足SMPTE輸入和輸出回波損耗要求。
• 控制引腳：通過不同的引腳設置，如LOOP_BW_SEL控制CDR環路帶寬，OUT_MUX_SEL選擇輸出使能行為，VOD_DE選擇驅動器輸出振幅和去加重級別等，實現對器件功能的靈活配置。
• 串行控制接口引腳：MODE_SEL可啟用SPI或SMBus串行控制接口，方便工程師根據不同的應用場景選擇合適的通信方式。

三、規格參數，保障穩定運行

（一）絕對最大額定值與ESD等級

在絕對最大額定值方面，對電源電壓、輸入輸出電壓、電流、結溫、貯存溫度等都有明確的限制，超出這些范圍可能會對器件造成永久損壞。同時，該器件具有較高的ESD等級，人體放電模型（HBM）可達±6000V，充電器件模型（CDM）可達±1500V，有效提高了器件的抗靜電能力。

（二）建議運行條件與電氣特性

建議運行條件規定了器件正常運行的電源電壓、輸入信號振幅、工作溫度等參數范圍。電氣特性方面，詳細給出了功率耗散、電流消耗、邏輯電平輸入輸出電壓、輸入漏電流等參數，為工程師在電路設計和性能評估提供了重要依據。例如，在功率耗散方面，不同的輸出配置下功率有所不同，省電模式下功率耗散可低至70mW。

四、詳細說明，深入了解工作原理

（一）整體架構與工作流程

LMH12x9是帶有集成時鐘恢復器的第二代遠距離12G UHD - SDI自適應電纜均衡器。信號從75Ω電纜均衡器輸入，經過自適應電纜均衡器補償信號損耗，再通過多速率時鐘恢復器減弱高頻抖動并重新生成數據。時鐘恢復器之后的1:3扇出多路復用器將數據分配到不同的輸出端口，實現數據的處理和傳輸。

（二）關鍵特性解析

• 4電平輸入引腳：采用電阻分壓器提供四種邏輯狀態，方便工程師進行靈活配置。
• 輸入和輸出信號流控制：通過IN_MUX_SEL、OUT_MUX_SEL和SDI_OUT_SEL等引腳確定信號的輸入輸出路徑，滿足不同應用場景的需求。
• 自適應電纜均衡器：由自適應連續時間線性均衡器（CTLE）和連續自適應三抽頭判決反饋均衡器（DFE）組成，能夠自動補償電纜傳輸中的信號損耗。
• 時鐘和數據恢復（CDR）：支持多種數據速率，可鎖定傳入的均衡化數據，恢復清零內部時鐘對數據重新采樣。
• CDR環路帶寬控制：高度可配置的CDR環路帶寬可由引腳或寄存器設置進行控制，以適應不同的輸入抖動和輸出抖動要求。
• 輸出驅動器控制：SDI_OUT輸出驅動器可根據SDI_VOD引腳優化輸出振幅，還可添加預加重功能提高輸出信號的完整性；OUT0和OUT1輸出驅動器可根據VOD_DE引腳選擇合適的輸出振幅和去加重級別，以適應不同長度的PCB布線。
• 調試和診斷特性：內部眼圖張開度監視器（EOM）可用于分析和診斷均衡化后的波形；PRBS發生器、錯誤校驗器和錯誤注入器方便工程師進行調試；LOCK_N引腳可配置為指示時鐘恢復器鎖定、輸入載波檢測、電纜故障檢測或中斷事件，為系統的調試和故障排查提供了便利。

五、應用實施，發揮最佳效能

（一）SMPTE要求與優化措施

在應用中，需要滿足SMPTE規范的回波損耗、交流耦合和上升下降時間等要求。LMH12x9內置75Ω回波損耗網絡，建議使用4.7μF交流耦合電容器，SDI_OUT電纜驅動器具有自動邊沿速率調整功能，可滿足相關要求。同時，將LMH12x9放置在靠近75Ω BNC端口的位置，有助于提高信號完整性。

（二）典型應用案例

• 具有環通功能的電纜均衡器：LMH12x9可配置為具有環通輸出的電纜均衡器，在OUT0和OUT1輸出經過時鐘恢復的SDI信號，在SDI_OUT輸出冗余的環通SDI信號，用于系統監測或級聯。設計時需要選擇合適的電源、交流耦合電容器和BNC連接器，遵循高速布局建議，根據需求配置引腳和調優輸出振幅。
• 具有冗余SDI輸入的電纜均衡器（僅限LMH1239）：適用于需要系統穩健性和布線靈活性的應用，通過2:1輸入多路復用器選擇SDI輸入，輸出經過時鐘恢復的SDI信號和環通SDI信號。設計時需要確定初級和次級SDI輸入，配置IN_MUX_SEL引腳。

（三）電源與布局建議

在電源方面，需要使用去耦電容器確保穩定的電源供應，采用低電感電容器實現良好的電源旁路。布局時，要選擇合適的電路板堆疊和接地平面基準，遵循高速PCB布線和耦合建議，注意反焊盤、BNC連接器布局和電源接地連接等細節，以優化電路板布局布線，提高信號質量。

六、總結與展望

LMH12x9以其卓越的性能、豐富的功能和靈活的配置，為12G UHD視頻傳輸提供了可靠的解決方案。在實際應用中，工程師可以根據具體的需求，充分發揮該器件的優勢，實現高質量的視頻數據傳輸。隨著視頻技術的不斷發展，相信LMH12x9將在更多的領域得到廣泛應用，為推動視頻行業的發展做出更大的貢獻。你在使用類似器件的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享交流。