LMH0302 3 - Gbps HD/SD SDI 電纜驅動器：設計與應用全解析

在高速數字視頻傳輸領域，一款性能卓越的電纜驅動器至關重要。今天我們就來深入探討德州儀器（TI）的 LMH0302 3 - Gbps HD/SD SDI 電纜驅動器，看看它是如何在眾多應用場景中大放異彩的。

文件下載：lmh0302.pdf

一、LMH0302 特性亮點

數據速率支持

LMH0302 支持 ST 424（3G）、292（HD）和 259（SD）數據速率，最高可達 2.97 Gbps，還能支持 270 Mbps 的 DVB - ASI，這使得它在不同視頻傳輸標準下都能穩定工作。

接口與輸出

它具有 100 - Ω 差分輸入和 75 - Ω 單端輸出，并且輸出壓擺率可選，能根據不同的應用需求進行靈活調整。輸出驅動器還具備電源關斷控制功能，可有效降低功耗。

供電與功耗

采用單 3.3 - V 電源供電，在工業溫度范圍（?40°C 至 85°C）內都能正常工作。典型功耗在 SD 模式下為 125 mW，HD 模式下為 165 mW，功耗表現出色。

封裝優勢

采用 16 引腳 WQFN 封裝，與 LMH0002SQ 引腳兼容，還可替代 Gennum GS2978，方便工程師進行升級和替換設計。

二、應用場景廣泛

數字接口應用

適用于 ST 424、ST 292、ST 344 和 ST 259 串行數字接口，在數字視頻路由器和交換機、分配放大器等設備中都能發揮重要作用。

三、規格參數詳解

絕對最大額定值

• 電源電壓范圍為 - 0.5 V 至 3.6 V。
• 所有輸入的輸入電壓范圍為 - 0.3 V 至 (V_{CC}+0.3) V。
• 輸出電流最大為 28 mA。
• 焊接時引腳溫度（4 s）最高為 260°C。
• 結溫最高為 125°C。
• 存儲溫度范圍為 - 65°C 至 150°C。

ESD 評級

• 人體模型（HBM）：±4500 V。
• 帶電器件模型（CDM）：±2000 V。
• 機器模型（MM）：±250 V。

推薦工作條件

• 電源電壓（(V{CC}-V{EE})）：3.13 V 至 3.46 V，標稱值為 3.3 V。
• 工作結溫最高為 100°C。
• 工作自由空氣溫度范圍為 - 40°C 至 85°C，標稱值為 25°C。

熱信息

包括結到環境熱阻、結到外殼（頂部）熱阻、結到電路板熱阻等多項熱性能指標，為散熱設計提供了重要參考。

電氣特性

涵蓋直流和交流電氣特性，如輸入共模電壓、輸入電壓擺幅、輸出共模電壓、輸出電壓擺幅、輸入數據速率、附加抖動、輸出上升時間和下降時間等，這些參數保證了器件在不同工作條件下的性能穩定。

四、功能模塊剖析

輸入接口

可接受差分或單端輸入，輸入為自偏置，允許簡單的交流或直流耦合，但直流耦合輸入必須保持在指定的共模范圍內。

輸出接口

采用電流模式輸出，單端輸出電平在 (R{REF}) 電阻為 750 Ω 時，進入 75 - Ω 交流耦合同軸電纜為 800 mVP - P。(R{REF}) 電阻應盡可能靠近 (R_{REF}) 引腳放置，并去除其下方平面層的銅以減小寄生電容。

輸出壓擺率控制

通過 SD/HD 引腳可選擇輸出上升和下降時間，以滿足 ST 259、ST 424 或 292 標準。

輸出使能

通過 ENABLE 引腳可啟用或禁用 SDO/SDO 輸出驅動器，該引腳具有內部上拉電阻。

五、應用設計要點

一般指導

SMPTE 規范要求使用 4.7 - μF 交流耦合電容來避免低頻直流漂移，同時 75 - Ω 信號需滿足特定的上升和下降時間要求，以確保接收設備的最佳眼圖張開度。輸出回波損耗取決于電路板設計，LMH0302 能滿足這些要求。

典型應用設計

設計要求

• 輸入端需要 49.9 Ω 終端電阻。
• 輸出端的 SDO 和 SDO 需要交流耦合電容，其中 SDO 交流耦合電容應為 4.7 μF。
• 直流電源耦合電容應選用 0.1 - μF 電容，并盡可能靠近 (V_{CC}) 引腳。
• 器件到 BNC 的距離應盡可能短。
• SDI 和 SDI 的差分走線阻抗應為 100 Ω，SDO 和 SDO 的單端走線阻抗應為 75 Ω。

  詳細設計步驟

  1. 選擇 3.3 - V 單電源為 LMH0302 供電。
  2. 確保電源滿足直流電氣特性要求。
  3. 通過 SD/HD 引腳選擇合適的壓擺率。
  4. 通過 ENABLE 引腳啟用或禁用輸出驅動器。
  5. 選擇能支持 2.97 - Gbps 應用的高質量 75 - Ω BNC，并咨詢 BNC 供應商關于插入損耗、阻抗規格和推薦的 BNC 焊盤。
  6. 選用 0402 表面貼裝陶瓷電容作為交流耦合和旁路電容。
  7. 使用合適的 BNC 和交流耦合電容焊盤，在電源和接地平面下使用反焊盤以實現最佳回波損耗。

六、布局設計建議

電阻布局

(R{REF}) 1% 容差電阻應盡可能靠近 (R{REF}) 引腳，并去除其下方平面層的銅以減小寄生電容。

走線設計

選擇合適的電路板疊層，支持 75 - Ω 單端走線和 100 - Ω 差分走線。SDO 和 (SDO) 采用 75 - Ω 阻抗的單端未耦合走線，SDI 和 (SDI) 采用 100 - Ω 阻抗的耦合差分走線。

焊盤處理

在 4.7 - μF 交流耦合電容、回波損耗網絡和 IC 焊盤下方的電源和接地平面上放置反焊盤，以減小寄生電容。

其他要點

使用設計良好的 BNC 焊盤，確保 BNC 信號焊盤達到 75 - Ω 特性阻抗；保持 BNC 和 SDO 之間的走線長度短，且 SDO 和 (SDO) 的走線應對稱、長度近似相等且負載相同；將封裝的暴露焊盤 EP 通過過孔陣列連接到接地平面；將每個電源引腳（(VCC) 和 (VEE)）通過短過孔連接到電源或接地平面；電源旁路電容應靠近電源引腳放置。

七、總結

LMH0302 3 - Gbps HD/SD SDI 電纜驅動器憑借其出色的性能、廣泛的應用場景和靈活的設計特性，成為了數字視頻傳輸領域的優秀選擇。在實際設計中，工程師需要根據具體的應用需求，嚴格按照規格參數和設計要點進行設計，以充分發揮其優勢。大家在使用 LMH0302 過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享交流。