TDP0604：6Gbps HDMI 2.0 轉(zhuǎn)接驅(qū)動器的卓越之選

在當(dāng)今高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r代，HDMI 技術(shù)在音視頻領(lǐng)域扮演著至關(guān)重要的角色。德州儀器（TI）推出的 TDP0604 6Gbps 直流或交流耦合型 HDMI? 2.0 電平轉(zhuǎn)換器混合轉(zhuǎn)接驅(qū)動器，以其出色的性能和豐富的功能，為 HDMI 數(shù)據(jù)傳輸帶來了新的解決方案。本文將深入探討 TDP0604 的特性、功能、應(yīng)用以及設(shè)計要點，希望能為電子工程師們在實際設(shè)計中提供有價值的參考。

文件下載：tdp0604.pdf

特性亮點

TDP0604 支持高達(dá) 6Gbps 的 HDMI 2.0 數(shù)據(jù)速率，并且向后兼容 HDMI 1.4b。其高速差分輸入和輸出可以是交流耦合或直流耦合，這一特性使得它既可以用作 DP++ 轉(zhuǎn) HDMI 電平轉(zhuǎn)換器，也可以作為 HDMI 轉(zhuǎn)接驅(qū)動器，具有很強的通用性。

它還支持雙模 DisplayPort (DP++)，可編程的接收器均衡器在 3GHz 下高達(dá) 12dB，能夠有效補償信號傳輸過程中的損耗，確保信號的質(zhì)量。此外，TDP0604 集成了 HPD 電平轉(zhuǎn)換器和 DDC 緩沖器，不僅可以將 5V HPD 信號轉(zhuǎn)換為 1.8V 或 3.3V，還能提供電容隔離，將 5V DDC 電平轉(zhuǎn)換至最低 1.2V 電平，節(jié)省了系統(tǒng)成本。

功能詳解

4 - 級輸入控制

TDP0604 擁有 4 - 級輸入引腳，這些引腳可以控制接收器均衡器增益、發(fā)射器電壓擺幅和預(yù)加重等參數(shù)，使設(shè)備能夠進(jìn)入不同的工作模式。通過電阻分壓器設(shè)置 4 個有效電平，結(jié)合內(nèi)部上拉和下拉電阻與外部電阻連接，實現(xiàn)了更廣泛的控制設(shè)置。

I/O 電壓電平選擇

該器件支持 1.2V、1.8V 和 3.3V 的 LVCMOS 電平。通過 VIO 引腳可以選擇用于 2 - 級控制引腳的電壓電平，如 LV_DDC_SDA、LV_DDC_SCL、SCL/CFG0 和 SDA/CFG1。AC_EN 引腳閾值固定為 3.3V LVCMOS 電平，EN 引腳閾值固定為 1.2V LVCMOS 閾值。

HPD_OUT 功能

TDP0604 可以將 HPD_IN 引腳上的 5V 信號電平轉(zhuǎn)換為較低的電壓，如 1.8V 或 3.3V。HPD_OUT 支持推挽式和開漏式輸出，默認(rèn)工作模式為推挽式。通過 HPDOUT_SEL 寄存器可以選擇輸出模式，但需要注意的是，開漏式操作僅在 I2C 模式下支持。

通道控制與交換

TDP0604 具有多種通道控制功能。在引腳搭接模式下，可以全局控制接收器均衡、VOD 擺幅、壓擺率和預(yù)加重等功能；通過 I2C 則可以獨立控制每個通道的接收器均衡、發(fā)射器擺幅和預(yù)加重。此外，它還支持通道交換功能，無論是在引腳搭接模式還是 I2C 模式下，都可以通過寄存器控制通道的交換，并且 RX EQ、預(yù)加重、終端和壓擺配置會跟隨新的映射。

線性和限幅轉(zhuǎn)接驅(qū)動器模式

TDP0604 支持線性和限幅轉(zhuǎn)接驅(qū)動器兩種模式。在限幅轉(zhuǎn)接驅(qū)動器模式下，其差分輸出電壓電平獨立于圖形處理單元（GPU）的輸出電平，確保插座的 HDMI 電平符合要求，適用于 HDMI 源端應(yīng)用；在線性轉(zhuǎn)接驅(qū)動器模式下，差分輸出電平是 GPU 輸出電平的線性函數(shù)，適用于 HDMI 接收端應(yīng)用。

接收器均衡器

接收器均衡器用于消除符號間干擾（ISI）抖動或帶寬受限的板級走線或電纜帶來的損耗。TDP0604 可以通過設(shè)置 EQ0 和 EQ1 引腳或通過 I2C 寄存器來設(shè)置固定的接收器均衡器。它有兩組 CTLE 曲線（3Gbps CTLE 和 6Gbps CTLE），每組曲線有 16 個交流增益設(shè)置和 3 個直流增益設(shè)置，能夠根據(jù)不同的應(yīng)用場景進(jìn)行靈活調(diào)整。

主鏈路輸入與輸出

主鏈路輸入（IN_D[2:0] 和 IN_CLK）內(nèi)部通過約 100Ω（單端 50Ω）偏置到 3.3V。在 DisplayPort++ 應(yīng)用中，需要使用外部交流耦合電容；在 HDMI 應(yīng)用中，主鏈路輸入可以直流耦合到符合要求的 HDMI 發(fā)射器。每個輸入數(shù)據(jù)通道都包含一個均衡器，用于補償電纜或板級損耗。

主鏈路輸出方面，發(fā)射器支持外部（直流耦合）和內(nèi)部偏置（交流耦合）到接收器。通過 AC_EN 引腳或 TX_AC_EN 寄存器可以選擇耦合方式。在 HDMI 源應(yīng)用中，如果使用交流耦合 TX 模式，需要在交流耦合電容和 HDMI 插座之間的每個 OUT 引腳（OUT_D2:0p/n 和 OUT_CLKp/n）上放置一個 499Ω 的下拉電阻到地，以設(shè)置共模電壓為 HDMI 合規(guī)電平。

輸入信號檢測

當(dāng)啟用待機狀態(tài)時，TDP0604 會等待 IN_CLK（交換禁用）或 IN_D2（交換啟用）上的信號。檢測到信號后，設(shè)備將完全正常工作；如果未檢測到信號，則重新進(jìn)入待機狀態(tài)等待信號。在待機狀態(tài)下，所有 TMDS 輸出都處于高阻狀態(tài)。

應(yīng)用與設(shè)計要點

應(yīng)用場景

TDP0604 適用于多種應(yīng)用場景，包括筆記本電腦、臺式機、電視、家庭影院和娛樂系統(tǒng)、游戲系統(tǒng)以及擴展塢等。無論是作為源端設(shè)備還是接收端設(shè)備，它都能發(fā)揮出色的性能。

源端應(yīng)用設(shè)計

在源端應(yīng)用設(shè)計中，需要注意以下幾點：

• 電源和電壓設(shè)置：Vcc 為 3.3V，Vo 可選擇 1.2V、1.8V 或 3.3V 的 LVCMOS 電平，這里推薦 1.8V。最大 HDMI 數(shù)據(jù)速率可選擇 3Gbps 或 6Gbps，本文示例選擇 6Gbps。
• 模式選擇：可以選擇引腳搭接模式或 I2C 模式。如果選擇引腳搭接模式，MODE 引腳可設(shè)置為 "0" 或 "R"，這里選擇 "0"（固定 EQ 并支持 DDC 緩沖器）；如果需要使用 I2C 模式，MODE 引腳應(yīng)設(shè)置為 "F"，并通過軟件配置 TDP0604。
• 其他功能設(shè)置：啟用 DDC 窺探功能，禁用交換功能（SDA/CFG1 引腳置低），支持 DDC 電平轉(zhuǎn)換和 HPD_IN 到 HPD_OUT 電平轉(zhuǎn)換。選擇限幅轉(zhuǎn)接驅(qū)動器模式（LINEAR_EN 引腳置 "0"），TX 直流耦合到 HDMI 插座（AC_EN 引腳置低）。
• 通道長度和損耗：預(yù)通道長度推薦為 16 英寸（在 3GHz 插入損耗為 10dB），后通道長度推薦為 2 英寸（在 3GHz 插入損耗約為 1.5dB）。根據(jù)通道長度和損耗，合理配置 RX EQ 和 TX 預(yù)加重及電壓擺幅。

電源供應(yīng)與布局

• 電源供應(yīng)：TI 建議在 Vcc 電源上使用一個 10μF 的大容量電容，并在每個 TDP0604 的 Vcc 引腳附近放置一個 0.1μF 的去耦電容，以確保電源的穩(wěn)定性。
• 布局設(shè)計：在高 K 板上，需要將 PowerPAD 焊接到接地的散熱焊盤上；在低 K 板上，需要使用 1oz 的銅走線將 GND 引腳連接到散熱焊盤。建議使用至少四層板堆疊，以實現(xiàn)低 EMI 的 PCB 設(shè)計。高速 TMDS 走線應(yīng)盡量在頂層布線，避免使用過孔，同時要匹配這些高速走線的電氣長度，以最小化通道間和通道內(nèi)的偏斜。為了控制傳輸鏈路互連的阻抗，應(yīng)在高速單層旁邊放置一個實心接地平面。

總結(jié)

TDP0604 作為一款高性能的 HDMI 2.0 轉(zhuǎn)接驅(qū)動器，具有豐富的功能和出色的性能。在實際設(shè)計中，電子工程師們需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景，合理選擇工作模式、配置引腳和寄存器，同時注意電源供應(yīng)和布局設(shè)計，以確保設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。希望本文能為大家在使用 TDP0604 進(jìn)行設(shè)計時提供一些有益的參考，讓我們在高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡缆飞喜粩鄤?chuàng)新和進(jìn)步。

大家在使用 TDP0604 過程中遇到過哪些問題呢？又是如何解決的？歡迎在評論區(qū)分享交流。