SNx5DP159：6Gbps交流耦合TMDS转HDMI电平转换器重定时器的深度剖析

引言

在当今数字化高速发展的时代，视频传输技术日新月异。对于电子工程师而言，选择合适的视频信号处理芯片至关重要。SNx5DP159作为一款6Gbps交流耦合TMDS转HDMI电平转换器重定时器，在视频传输领域展现出了卓越的性能和广泛的应用前景。本文将结合其详细的数据手册，为各位工程师深入解析这款芯片的特性、应用以及设计要点。

文件下载：sn65dp159.pdf

特性亮点

信号兼容性与速率支持

• SNx5DP159支持交流耦合TMDS或DisplayPort双模物理电平输入，输出为HDMI2.0a TMDS物理电平，数据速率高达6Gbps，能很好地兼容HDMI2.0a的电气参数，可支持超高清(4K × 2K/60Hz) 8位彩色高分辨率视频和1080p 16位色深的高清电视(1920 × 1080/60Hz)，满足了当下高清视频传输的需求。
• 它支持DisplayPort双模标准版本1.1，通过DDC链路或AUX通道支持双模标准版本1.1的1类和2类应用，为不同的视频应用场景提供了灵活的解决方案。

信号处理能力

• 高达16.5dB的自适应接收器均衡器和可编程固定均衡器，能够有效消除电路板走线或电缆因带宽受限而引起的码间串扰 (ISI) 抖动或损耗。例如，在长距离传输或复杂布线环境下，能够保证信号的质量。
• 内置的时钟数据恢复(CDR)功能，可清除输入端高频和视频源的随机抖动，提升了信号的稳定性。发送器提供多种功能，如去加重功能可补偿驱动长电缆或高损耗电路板走线时的衰减，减少系统设计问题。

可编程性与低功耗设计

• 支持I2C或引脚搭接可编程，方便工程师根据实际需求对芯片进行灵活配置。例如，可以通过I2C编程来关闭某些特性，或者调整信号的参数。
• 芯片具有低功耗的特点，6Gbps时的工作功耗为435mW，关断状态下的功耗仅为10mW，这对于一些对功耗敏感的应用场景，如移动设备、便携式游戏机等非常友好。
• 提供面向商业和工业应用的扩展温度器件选项，采用40引脚、0.4mm间距、5mm x 5mm WQFN封装和40引脚、0.5mm间距、7mm x 7mm VQFN封装，与TPD158转接驱动器引脚兼容，方便不同应用场景下的设计。

应用场景

消费电子领域

在笔记本、台式机、一体机、平板电脑、游戏机等设备中，SNx5DP159可以实现视频信号的高质量传输和转换，确保用户能够享受到清晰、流畅的视频画面。例如，在游戏机中，它可以将GPU输出的视频信号进行处理和转换，然后通过HDMI接口传输到显示器上，为玩家带来沉浸式的游戏体验。

音频/视频设备

在音频/视频设备，如Blu-Ray™ DVD播放器中，SNx5DP159可以保证视频信号的准确传输和转换，使得用户能够欣赏到高质量的影片。同时，它还可以应用于HDMI适配器或软件狗中，实现不同接口之间的转换。

工业电脑与扩展基座

在工业电脑和扩展基座等应用中，SNx5DP159的稳定性和兼容性能够满足工业环境下的视频传输需求，确保设备的正常运行。

设计要点

电源管理

SNx5DP159采用双电源供电，(V{CC})为3.3V（±10%），用于支持I/O电压；(V{DD})为1.00 - 1.27V，用于为内部数字控制电路供电。在设计时，需要注意电源的稳定性和滤波，以确保芯片的正常工作。同时，芯片具有不同的工作状态，如正常工作模式和电源-down模式，可以通过OE引脚和相关寄存器进行控制。在电源-down模式下，芯片的功耗会显著降低，但需要注意的是，当使用OE引脚将芯片置于电源-down状态时，(I^{2} C)寄存器会被清除，TMDS_CLOCK_RATIO_STATUS位也会被清除。如果需要支持HDMI2.0分辨率，需要源设备重新写入该位。

布局设计

• 建议使用至少四层的PCB叠层设计，以实现低EMI的PCB设计。六层叠层设计更佳，因为SNx5DP159是双电压轨设备。
• 高速输入DisplayPort迹线和TMDS输出迹线应布置在顶层，避免使用过孔，以保证信号的干净互连。同时，要匹配这些高速迹线的电气长度，以最小化线间和线内的偏斜。
• 在高速信号层旁边放置一个完整的接地平面，为传输线互连建立受控阻抗，并为返回电流提供低电感路径。在接地平面旁边放置电源平面，可以增加高频旁路电容。
• 低速控制信号可以布置在底层，以提供更大的布线灵活性。如果需要额外的电源电压平面或信号层，可以添加第二个电源/接地平面系统，以保持叠层的对称性。

配置与调试

• 可以通过I2C或引脚搭接对芯片进行配置。在使用I2C进行配置时，需要遵循特定的读写操作流程。例如，写入操作时，主设备需要先发起写操作，发送芯片的7位地址和写周期标志，然后发送要写入的子地址和数据。读取操作时，也有相应的步骤。在进行配置时，还需要注意各个寄存器的功能和默认值。
• 在调试过程中，可以使用TMDS错误检查器来确定源设备与SNx5DP159之间的链路性能，通过检测每个数据通道的错误计数器来判断问题所在。同时，芯片还可以提供一般的眼图质量信息，通过I2C链接下载数据并绘制眼图，为调试提供更直观的依据。

总结

SNx5DP159作为一款高性能的视频信号处理芯片，在特性、应用和设计方面都展现出了独特的优势。它的高兼容性、强大的信号处理能力、低功耗设计以及灵活的可编程性，使其成为电子工程师在视频传输领域的理想选择。在实际设计中，我们需要充分考虑其电源管理、布局设计和配置调试等要点，以确保芯片能够发挥出最佳性能，为我们的设计带来更好的效果。你在使用类似芯片时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。