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Esempio di Design

Guida al Design PCB HDMI

Padroneggia il design delle interfacce HDMI 1.4, 2.0 e 2.1. Impara il routing TMDS/FRL, il layout dei connettori e l'integrità del segnale per applicazioni video 4K/8K.

Lista di Controllo del Design HDMI

  • Impedenza differenziale di 100Ω (±10%)
  • Disallineamento intra-coppia < 5 mil
  • Protezione ESD a bassa capacità (<0.5pF)
  • Accoppiamento AC per dati TMDS
  • Instradamento HPD e DDC/CEC

Specifiche HDMI

VersioneLarghezza di BandaRisoluzione MaxCorsie DatiVelocità per CorsiaImpedenza
HDMI 1.410.2 Gbps4K@30Hz3 TMDS3.4 Gbps/corsia100Ω diff
HDMI 2.018 Gbps4K@60Hz3 TMDS6 Gbps/corsia100Ω diff
HDMI 2.148 Gbps8K@60Hz4 FRL12 Gbps/corsia100Ω diff

Instradamento Segnali HDMI

Corsie TMDS (Dati + Clock)

  • 3 coppie dati + 1 coppia clock (HDMI 1.4/2.0)
  • 100Ω differenziale, mantenere accoppiamento stretto
  • Condensatori di accoppiamento AC (100nF) al trasmettitore
  • Clock più corto delle corsie dati di ~50 mil

Segnali di Controllo

  • DDC (I2C): SDA/SCL per EDID, 100kHz
  • HPD: Rilevamento hot plug, pull-up alla sorgente
  • CEC: Controllo elettronica di consumo, opzionale
  • Alimentazione 5V con protezione ESD e sovracorrente

Suggerimenti di Design Specifici per Versione

HDMI 1.4

  • • FR-4 standard accettabile
  • • 3.4 Gbps per corsia TMDS
  • • 4K@30Hz o 1080p@120Hz
  • • Canale di ritorno audio (ARC)

HDMI 2.0

  • • Materiale a perdita media consigliato
  • • 6 Gbps per corsia TMDS
  • • 4K@60Hz, supporto HDR
  • • ARC migliorato (eARC)

HDMI 2.1

  • • Materiale a bassa perdita richiesto
  • • FRL: 4 corsie @ 12 Gbps
  • • 8K@60Hz, 4K@120Hz
  • • Considerare retimer per percorsi lunghi

FAQ

Cos'è il TMDS e come lo instrado?

TMDS (Transition Minimized Differential Signaling) utilizza 3 corsie dati più 1 corsia clock. Ogni corsia è una coppia differenziale che richiede un'impedenza di 100Ω. Instrada le coppie con accoppiamento stretto, abbina le lunghezze all'interno delle coppie a ±5 mil e mantieni tutte le corsie di lunghezza simile. La corsia clock deve essere leggermente più corta delle corsie dati.

Cosa è cambiato nell'instradamento HDMI 2.1?

HDMI 2.1 introduce la segnalazione FRL (Fixed Rate Link) fino a 12 Gbps per corsia. Utilizza 4 coppie differenziali per i dati (nessun clock separato). Le velocità più elevate richiedono materiali PCB a bassa perdita, controllo dell'impedenza più rigoroso e un'attenta ottimizzazione delle vie. Considera l'uso di un IC retimer per tracce lunghe.

Come gestisco la protezione ESD HDMI?

Posiziona array di diodi TVS vicino al connettore HDMI. Utilizza dispositivi ESD a bassa capacità (<0.5pF) per evitare il degrado del segnale. Gli induttori a modo comune aiutano con l'EMI. Instrada i dispositivi ESD in linea con lunghezza di stub minima. I pin 5V e HPD necessitano di protezione robusta poiché affrontano il contatto diretto dell'utente.