H700单板HDMI眼图失败及解决案例.doc
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H700电压噪声案例.■秘密 □机密 □绝密H700单板HDMI眼图失败及解决案例.（仅供内部使用）版 本 号：V0.1保 密 等 级：■秘密 □机密 □绝密编 制：审 核：修订记录日期版本号描述作者2012-03-160.1初稿完成钱委目录1 案例描述 22 案例分析 33 解决过程 94 解决结果 105 总结 10 关键词：HDMI眼图、过冲、HDMI参考电压摘 要：H700的HDMI眼图测试失败，从波形来看HDMI的信号顶上模板 眼图失真很严重，由于HDMI是高速敏感信号 对信号质量要求很苛刻,所以眼图不过关严重影响到高清视频信号的信号质量.本案例描述了整个问题的解决过程避免后续设计遇到同样问题.1 案例描述测试环境和结果Device Details HDMI Device Clock Frequency(Mhz) 148.500 Resolution 1920x1080p 8 bit Refresh Rate 60Hz Index Test Name Lanes Spec Range Meas Value Result 1 7-9 : Source Clock Jitter CK Clock Jitter < 0.25*Tbit; 0.109*Tbit Pass 2 7-10 :Source Eye Diagram CK - D2 Data Jitter < 0.3*Tbit; 0.21*Tbit Fail 3 7-4 : Source Rise Time CK 75.00ps < TRISE; 354.42ps Pass 4 7-4 : Source Rise Time D2 75.00ps < TRISE; 384.21ps Pass 5 7-4 : Source Fall Time CK 75.00ps < TFALL; 350.30ps Pass 6 7-4 : Source Fall Time D2 75.00ps < TFALL; 362.98ps Pass 7 7-8 : Max Duty Cycle CK Max Duty Cycle < 60.0%; 50.79% Pass 8 7-8 : Min Duty Cycle CK 40.0% < Min Duty Cycle; 49.3% Pass HDMI信号为分辨率为1080P 像素时钟148.5MHZ的高速信号,从测试结果可以看出D2的Data Jitter超标,从眼图可以看出数据信号顶上模板.示波器单独测量信号发现HDMI的输出时钟过冲超标,DM8168的芯片资料要求HDMI的时钟和数据Supply电压标准为1V,最大为1.05V.实际测量电压为2.2V严重超出电压范围,所以才造成眼图顶上模板进而造成眼图测试失败.2 案例分析为什么HDMI的时钟和信号电压会超标呢?参考DM8168的芯片资料,HDMI时钟和信号的驱动能力是可以通过HDMI_EXTSWING管脚的下拉电阻来控制的,芯片资料要求下拉电阻为698Ω1%精密电阻,我们已经严格按照芯片资料来做了,为什么还会出现电压超标的情况呢?莫非芯片资料错了? 我们尝试将驱动电阻698Ω阻值增大到5.6K,降低管脚的驱动能力.测试眼图发现HDMI的眼图虽然仍然Fail但是已经不顶着上模板了,右侧可以证明通过调节HDMI_EXTSWING下拉电阻是可以调节HDMI的信号驱动能力的. 同时和芯片厂家反应,TI重新更新了芯片资料和Demo板.新手册中HDMI_EXTSWING的下拉电阻改为5.9K 1%精密电阻.我们将驱动改为5.9K后测试眼图发现眼图仍然是Fail的,测试波形如下:从测试结果来看很明显眼图压内部模板而且jitter也很大,尝试着在此调节电阻发现调节电阻在4.64K的时候,眼图上下模板均顶到了.测试波形如下图:从测试结果来看 很明显通过调节驱动电阻不能够解决眼图失败的问题,现在的眼图失败的根本原因是信号质量太差 抖动严重造成的眼图失败.所以现在要重新换个方向来解决问题了,是什么原因影响信号质量呢?除了驱动能力之外还有什么会影响HDMI的信号质量?H700的HDMI是由DM8168直接输出的过程中只经过共模扼流圈和防护器件,所以可调的只有DM8168本身的驱动电阻,外界有什么因素会影响呢? H600和H700硬件设计基本相同,从H600测试结果发现H600的HDMI眼图测试是PASS的.H600测试结果波形如下: H600和H700的区别:一,HDMI走线较短;二,H600的输出接口是HDMI接口,而H700是DVI接口,输出接口通过DVI转HDMI的转接头转接的.目前造成眼图失败原因怀疑有两点一,H700的走线太长;二,DVI转接头转接所造成的信号质量恶化 验证第一个问题,因为Demo板的HDMI走线比H700和H600的走线更长,所以测量Demo板的HDMI眼图,测试结果如下图:从测试结果可以看出,Demo板的眼图有稍微的擦模板,但是效果比H700的眼图好的太多,由此可以得出结论HDMI的走线长度对信号有影响,但是这中影响并不是造成眼图失败的最大原因.验证第二个问题,因为Demo板的HDMI输出接口也是HDMI接口,所以我们将H700测试所用的转接头接在Demo板上,观察测试波形.测试结果如下图:很明显H700的DVI转HDMI的转接头很有问题,也可能是造成H700眼图失败的最大原因 .为了验证是否是DVI转接头的影响,我们将H700的HDMI信号飞线引出接在HDMI接口上,再来测试H700的HDMI眼图,测试结果如下图:本来以为DVI转接头就是根本原因了,但是事与愿违,没想到H700的HDMI沿途仍然测试失败.到底还有什么影响到HDMI呢?从上面试验可以肯定的是DVI转接头可定会对信号有影响,那么还有什么影响这HDMI信号呢?仔细阅读DM8168的手册,同时对比Demo板和H600的原理图和PCB图.我们发现有一个细节我们忽略掉了, 我们HDMI走线走的是内层,所以从DM8168经过共模扼流圈再到DVI输出接口,我们总共打了3个过孔，而芯片手册上面有明确说明HDMI的信号线过孔(Vias)的数量最大只能打2个过孔! 参考H600和DEMO发现,H600只打了一个过孔,而Demo没有打过孔。
所以很大可能是过孔太多影响信号质量改板VER.B版本,HDMI信号走板底.无过空,测量结果如下图:测试结果有轻微的碰模板,因为我们用的DVI转HDMI的转接头是正耀厂商,正耀是不合格产品.采用正规的ATI厂家转接头,测试结果如下图:HDMI测试结果PASS. Index Test Name Lanes Spec Range Meas Value Result 1 7-9 : Source Clock Jitter CK Clock Jitter < 0.25*Tbit; 0.086*Tbit Pass 2 7-10 : Source Eye Diagram CK - D0 Data Jitter < 0.3*Tbit; 0.13*Tbit Pass 3 7-10 : Source Eye Diagram CK - D1 Data Jitter < 0.3*Tbit; 0.1*Tbit Pass 4 7-10 : Source Eye Diagram CK - D2 Data Jitter < 0.3*Tbit; 0.13*Tbit Pass 5 7-6 :Source Inter-Pair Skew D0 - D2 Skew < 0.2*TPixel; 0.004*TPixel Pass 6 7-6 :Source Inter-Pair Skew D1 - D2 Skew < 0.2*TPixel; 0.005*TPixel Pass 7 7-6 : Source Inter-Pair Skew D0 - D1 Skew < 0.2*TPixel; 0.008*TPixel Pass 8 7-4 : Source Rise Time CK 75.00ps < TRISE; 372.97ps Pass 9 7-4 : Source Rise Time D0 75.00ps < TRISE; 354.43ps Pass 10 7-4 : Source Fall Time CK 75.00ps < TFALL; 369.37ps Pass 11 7-4 : Source Fall Time D0 75.00ps < TFALL; 344.84ps Pass 12 7-4 : Source Rise Time D1 75.00ps < TRISE; 362.13ps Pass 13 7-4 : Source Fall Time D1 75.00ps < TFALL; 360.12ps Pass 14 7-4 : Source Rise Time D2 75.00ps < TRISE; 382.45ps Pass 15 7-4 : Source Fall Time 。
