HDMI 接口需注意的 PCB 可制造性设计问题
高清多媒体接口(High Definition Multimedia Interface)简称 HDMI,是一种全数字化视频和声音发送接口,可以同时发送未压缩的视频及音频信号,且发送时采用同一条线材,大大简化了系统线路的安装难度,所以应用非常广泛,比如常用于电视机、机顶盒、DVD 播放机、个人计算机、游戏主机、数字音响等设备。
一、HDMI 接口的常见类型
HDMI 连接器件最高数据传输速度为 48Gbit/s,无需在信号传送前进行 D/A 或者 A/D 转换。大家可以了解下常见的五种接口类型。
1、HDMI A Type
HDMI A Type 是使用最广泛的一种,采用 19pin,宽度和厚度分别为 13.9 毫米、4.45 毫米,它类似于 DVI Single-Link 传输,在我们日常生活中使用的绝大部分影音设备都有这个接口。
2、HDMI B Type
此类型的 HDMI 比较少见,它主要用于专业级的场合,采用 29pin,宽度有 21 毫米,在传输速率上,HDMI B Type 具备有两倍的 HDMI A type 数据传输能力,相当于 DVI Dual-Link。
3、HDMI C Type
HDMI C Type 一般我们称为 Mini HDMI,它主要为小型设备设计,同样采用 19pin,但宽度只有 10.42 毫米,厚度有 2.4 毫米,比较小巧,它主要应用在便携式设备上。
4、HDMI D Type
HDMI D Type 俗称 Micro HDMI,它基于 Mini HDMI 的基础进一步缩小,同样采用 19pin,宽度只有 6.4 毫米,厚度 2.8 毫米,类似于 Mini USB 接口。
5、HDMI E Type
HDMI E Type 主要用于车载娱乐系统的音视频传输,由于车内环境的不稳定性,HDMI E Type 在设计上具备抗震性、防潮、耐高强度、温差承受范围大等特性。
这几种 HDMI 接口之间并没有做到完全的兼容,也就是说 A 型头不能通过转接设备连接到 B 型头,B 型头又不能转接成 C 型头,不过由于 A 型头和 C 型头仅仅是物理尺寸不一样,他们之间是可以通过转换设备实现兼容的。
二、HDMI 接口的引脚定义
如下以 HDMI A Type 为例
当信源设备和接收设备通过 HDMI 线连接后,会首先接通 1-17、19 管脚,最后再连接第 18 管脚。
当接收设备第 18 管脚被连通,并接收到+5V 电压时,会把第 19 管脚的 HPD 信号变为高电频,通知源端可以开始接收带有接收端设备各种信息的 E-EDID 数据(增强型扩展显示识别数据),此时源端则可以开始通过 DDC(显示数据通道)接收 E-EDID 信息。
至此,源端和接收端之间的初始化完毕,并在二者之间建立了一条数据通道。在此通道建立以后,设备是否能够自动跳转到 HDMI 发送/接收状态,则需要由设备本身的软件来进行控制。
三、HDMI 接口的 PCB 设计
HDMI 座子尽可能达到与芯片之间距离最短,从而使衰减达到最小化。为了使差分信号正常传输,不同电气长度的走线会引起信号之间的相移,也会导致严重 EMI 问题,理想情况下,四对差分走线长度应该相等。
1、ESD 保护器件一定要靠近 HDMI 的座子放置,且采用小封装的上拉电阻和 ESD 保护器件,小的焊盘的封装在阻抗上具有更小损耗。
2、信号线的匹配电阻,起防 ESD 作用和微调阻抗用途,通常靠近插座放置,两个电阻须并排放置。
3、差分线的阻抗标准是 100 欧(+/-10%),四对差分线之间的误差为 10mil,对内差分线的误差为 5mil,四对差分线的间距要保证在 15mil 以上。
4、邻近 GND 层走线,换层打孔处需添加回流地过孔,过孔就近打孔原则,使 ESD 保护器件、过孔和上拉电阻之间的 Stub 尽可能的短。
四、HDMI 接口 PCB 设计的可制造性检查
1、阻抗线
在制造过程中阻抗线的公差是+/-10%,普通走线一般是+/-20%,阻抗线要求更加精确,因此阻抗线设计最好大于普通线最小的制成能力。
2、阻焊开窗
HDMI 有贴片引脚,也有插件引脚,检查 HDMI 器件要注意的是引脚不能漏开窗,再则就是贴片引脚的阻焊桥,开窗的阻焊桥需大于 4mil,否则不同网络的引脚容易连锡短路。
3、引脚槽孔
HDMI 的插件引脚孔一定要注意,引脚槽孔经常会出现漏引脚孔的问题发生,漏引脚孔一般都是在转生产文件时,引脚槽孔在另外一层导致漏转引脚槽孔,造成缺引脚孔无法插件。
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