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HDMI信-PCB布局

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卖家[上传人]：大米

文档编号：508307009

上传时间：2023-03-10

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常见问题

1、HDMI基于4层PCB布线指南简介HDMI标准文件里面规定其差分线阻抗要求控制在10015%，其中Rev.1.3a里面规定相对放宽了一些，容忍阻抗失控在10025%范围内，不要超过250ps。通常，在PCB设计时，注意控制走线时的阻抗控制，往往可以做到很好的匹配。对于通常的聚酯胶片PCB来说，传输线的长度和微带线Stub效应是需要考虑的，在本设计指南里面，主要是针对4层的1080+2116聚酯胶片 PCB进行相关的阻抗匹配控制。聚酯胶片PCB的选择尽管对于PC主板来说，高精度的2116材质FR4的4层PCB是主流，但是如果需要进行精确的阻抗控制，那么其费用也是不菲的。因而对于HDMI应用来说，不推荐采用此板材，取而代之的是采用中等精度的1080+2116板材或者是低精度的 2116+7628板材。对于不同的板材，走线宽带和间距必须做出相应的调整，使其做的阻抗匹配。下面列出了PCB叠层相关的尺寸。表1：推荐的PCB聚酯胶片板材通常，PCB厂家能够将线宽和线距控制在1-mil，然而对于HDMI连接器、IC器件等附近区域，最好能够控制在0.5mil，以减少偏移。推荐走线长度为了防止信号反射，

2、信号线的长度不允许超过下面两个约束条件所计算出的走线长度。1. 小于信号波长()的1/16，信号波长与信号频率之间的关系由以下公式来确定。) 这里R = 4.3 4.7，对于FR4材质R 1: z$ F/ K- 3 5 W. L; G比方，对于运行于FR4板材，信号频率为1.25GHz，其走线长度计算结果如下7 u! i$ d9 r0 U B h推荐长度 (1/16) 280 mil2、信号上升沿的1/3长度，其长度l定义为这里l为信号上升沿的长度，单位inch/ t; M& o$ T/ ?* nTr为信号上升沿时间，单位ps6 o c& j2 L# P2 : PD为信号延时，单位为ps/inch4 D J, ?: S4 T& D5 Y9 P, y6 u对于FR4板材，其延时为180ps/inch，对于HDMI信号，Tr为200ps，其计算结果不能超过370 mil，即：d推荐长度如果信号线太长的话，那么最好将线宽和线距加大，以后线宽和线距加大后，其阻抗连续性更容易控制。详细的线宽和线距的选择请参考表1.(微带线Stub效应: c6 | n7 ?. v- |stub将会给PCB走线增

3、加电抗，并且减少走线的阻抗，对于HDMI走线，存在任何的stub都是不完美的。如果一个open stub是1/2波长，那么其就等效于走线上的一个对地电容。而如果short stub是1/2波长，其相对于在一个走线上加上一个电感。如果stub是不可防止的话，那么必须将其控制在信号上升沿的1/6。经验告诉我们，对于200-ps的HDMI信号，stub的长度不允许超过1/6 200ps = 33ps。焊盘和过孔相关补偿焊盘和过孔往往造成走线的不连续性，其结果使得走线阻抗降低。在器件下面的低平面挖出适当的孔，其有助于减少焊盘或过孔与地平面之间的电容，从而有利于补偿走线的阻抗损失。挖出空白尺寸的大小参考Section(A)里面的(i)-(iv)。HDMI连接器焊盘之间也许会相互影响，为了到达相应的阻抗，并建立合理的信号路径，其参考平面，HDMI连接器推荐的地平面如Section(A)里面的(v)。Section(B)是推荐的案例。Section(A)：地平面推荐的挖空尺寸下面的案例基于1080+2116的聚酯胶片，差分线线宽为8.0mil，线距为9.3mil。其相关地平面的挖空尺寸如下。(i)

4、ESD或者上拉0603电阻焊盘下面挖空情况(ii)ESD或者上拉0402电阻焊盘下面挖空情况(iii)HDMI相关器件下面挖空情况(iv)过孔下面挖空情况(v)HDMI连接器下面的挖空情况Section(B)：PCB相关区域约束情况在实际情况下，在走线时是需要考虑PCB的空间问题的，所以在连接ESD器件和上拉电阻时，需要用到过孔和stubs，且需要在底层走线。下面的参考案例里面，包含了ESD器件、过孔和上拉电阻。图8.带有ESD器件、过孔和上拉电阻的PCB走线情况建议走线尽可能的将过孔靠近HDMI连接器放置# t% u1 R$ W; X当信号从HDMI连接器到HDMI焊盘时，由于电气上的改变，使得阻抗相应的增加，这种阻抗的增加刚好可以补偿HDMI边上过孔说造成的阻抗损失。 p# r! , L) f+ ) j$ m由于过孔太靠近HDMI连接器，这将使得HDMI连接器周围没有足够的空间去走100的差分线，这是将用50的单端走线来代替，当必须保证此单端线足够的短。移除HDMI信号和时钟焊盘下面的地平面。尽可能的采用小封装的上拉电阻和ESD器件! g+ o$ u5 f1 N X/ s3 S A. P( o 0402封装与0603封装相比，具有更小的焊盘，使其在阻抗上具有更小的损耗。采用9mil线宽和11mil线距的差分走线5 r- H7 m& D- b; a- ! D2 O如果走线够宽，那么其阻抗更好的控制。采用尽可能短的stubs0 T. w6 w6 d; qESD保护器件、过孔和上拉电阻之间的stub尽可能的短，不能超过信号上升沿的1/6 移除电阻焊盘和过孔下面的地平面9 e0 f B# h+ i! h, u此挖掉的孔必须要足够大，确保能够覆盖ESD器件焊盘、过孔和上拉电阻焊盘和所有的HDMI连接器上信号焊盘。其参考如下列图9。8 图9.ESD器件、过孔和上拉电阻下面的地平面

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