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Guia de Design PCB HDMI

Domine o design de interfaces HDMI 1.4, 2.0 e 2.1. Aprenda roteamento TMDS/FRL, layout de conectores e integridade de sinal para aplicações de vídeo 4K/8K.

Lista de Verificação de Design HDMI

  • Impedância diferencial de 100Ω (±10%)
  • Desvio intra-par < 5 mils
  • Proteção ESD de baixa capacitância (<0.5pF)
  • Acoplamento AC para dados TMDS
  • Roteamento HPD e DDC/CEC

Especificações HDMI

VersãoLargura de BandaResolução MáxPistas de DadosTaxa por PistaImpedância
HDMI 1.410.2 Gbps4K@30Hz3 TMDS3.4 Gbps/pista100Ω diff
HDMI 2.018 Gbps4K@60Hz3 TMDS6 Gbps/pista100Ω diff
HDMI 2.148 Gbps8K@60Hz4 FRL12 Gbps/pista100Ω diff

Roteamento de Sinais HDMI

Pistas TMDS (Dados + Clock)

  • 3 pares de dados + 1 par de clock (HDMI 1.4/2.0)
  • 100Ω diferencial, manter acoplamento apertado
  • Capacitores de acoplamento AC (100nF) no transmissor
  • Clock mais curto que as pistas de dados em ~50 mils

Sinais de Controle

  • DDC (I2C): SDA/SCL para EDID, 100kHz
  • HPD: Detecção de conexão a quente, pull-up na fonte
  • CEC: Controle de Eletrônicos de Consumo, opcional
  • Alimentação de 5V com proteção ESD e sobrecorrente

Dicas de Design Específicas por Versão

HDMI 1.4

  • • FR-4 padrão aceitável
  • • 3.4 Gbps por pista TMDS
  • • 4K@30Hz ou 1080p@120Hz
  • • Canal de retorno de áudio (ARC)

HDMI 2.0

  • • Material de perda média recomendado
  • • 6 Gbps por pista TMDS
  • • 4K@60Hz, suporte HDR
  • • ARC aprimorado (eARC)

HDMI 2.1

  • • Material de baixa perda necessário
  • • FRL: 4 pistas @ 12 Gbps
  • • 8K@60Hz, 4K@120Hz
  • • Considerar retimer para rotas longas

FAQ

O que é TMDS e como faço o roteamento?

TMDS (Transition Minimized Differential Signaling) usa 3 pistas de dados mais 1 pista de clock. Cada pista é um par diferencial que requer impedância de 100Ω. Roteie os pares com acoplamento apertado, combine os comprimentos dentro dos pares em ±5 mils e mantenha todas as pistas com comprimento similar. A pista de clock deve ser ligeiramente mais curta que as pistas de dados.

O que mudou no roteamento HDMI 2.1?

HDMI 2.1 introduz sinalização FRL (Fixed Rate Link) de até 12 Gbps por pista. Usa 4 pares diferenciais para dados (sem clock separado). As velocidades mais altas exigem materiais PCB de baixa perda, controle de impedância mais rígido e otimização cuidadosa de vias. Considere usar um IC retimer para traços longos.

Como faço para lidar com a proteção ESD HDMI?

Coloque matrizes de diodos TVS perto do conector HDMI. Use dispositivos ESD de baixa capacitância (<0.5pF) para evitar degradação do sinal. Indutores de modo comum ajudam com EMI. Roteie os dispositivos ESD em linha com comprimento de stub mínimo. Os pinos de 5V e HPD precisam de proteção robusta, pois enfrentam contato direto do usuário.