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HDMI接口需注意的PCB可制造性设计问题

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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

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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。

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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

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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

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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。

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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。

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二、HDMI接口的引脚定义

如下以HDMI A Type为例

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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

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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。

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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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