探索TMDS261B：高清视频接口切换的理想之选

在高清数字视频领域，接口切换设备的性能和稳定性至关重要。TI推出的TMDS261B是一款双端口数字视频接口（DVI）或高清多媒体接口（HDMI）开关，为我们在高清视频信号切换方面提供了出色的解决方案。今天，我们就来深入了解一下这款芯片。

文件下载：tmds261b.pdf

一、TMDS261B的关键特性

1. 电源与兼容性

TMDS261B采用3.3V电源供电，支持2:1的接收器端切换，能适配DVI（分辨率高于1920×1200）和HDMI（最高支持1080p、16位色深）的高清电视分辨率。工作温度范围为0°C至70°C，采用64引脚TQFP封装，并且与TMDS251引脚兼容，方便工程师进行设计和替换。

2. 高速信号处理

每个端口支持四个TMDS通道、一个热插拔检测器和一个数字显示控制（DDC）接口。每个TMDS通道的信号速率高达3Gbps，可实现1080p分辨率、16位色深的视频传输，满足了大多数高清视频应用的需求。

3. 自适应均衡

内置自适应均衡器，可补偿HDMI/DVI电缆的码间干扰（ISI）损耗，在3Gbps的速率下，对于1080p分辨率的视频，支持最长20米的HDMI电缆。自适应均衡功能会根据电缆长度和输入的TMDS数据速率自动调整均衡增益，确保信号的稳定传输。

4. 静电防护

具备增强的静电放电（ESD）保护能力，所有输入TMDS、DDC I2C和HPD引脚的人体模型（HBM）静电防护等级高达10kV，有效保护芯片免受静电损坏，提高了设备的可靠性。

5. 时钟检测与节能

TMDS输入时钟检测电路提供了自动电源管理功能。如果未检测到有效的TMDS时钟，源端数据通道的终端不会开启，TMDS输出处于高阻抗状态，从而降低功耗。一旦检测到有效时钟，设备将正常工作。

二、工作模式与控制方式

1. 电源模式

• 正常模式：设备全功能运行，功耗相对较高。在正常模式下，若检测到有效TMDS时钟，TMDS数据线上的终端连接，TMDS输出正常工作。
• 待机模式：可通过I2C接口或GPIO接口启用。在待机模式下，高速TMDS数据和时钟通道禁用，以降低功耗，而内部I2C逻辑和DDC功能正常工作，HPD[1:3]跟随HPD_SINK。
• 低功耗模式：可通过LP引脚或本地I2C启用。在低功耗模式下，除内部I2C逻辑和LP引脚外，所有输入和输出均禁用，功耗极低。

2. 控制方式

TMDS261B可通过本地I2C接口或GPIO接口进行控制，具体取决于I2C_SEL引脚的状态。

• I2C模式：当I2C_SEL引脚置低时，设备处于I2C模式。通过本地I2C接口，可以读取接口端口状态，并设置设备的高级配置，如TMDS输出边沿速率控制、DDC I2C缓冲器输出电压选择（OVS）设置、电源管理、TMDS时钟检测功能和TMDS输入端口选择等。
• GPIO模式：当I2C_SEL引脚置高时，设备处于GPIO控制模式。端口选择由源选择器S1和S2控制，节能模式由LP引脚控制。在GPIO模式下，TMDS输出边沿速率为默认的最快设置，DDC I2C缓冲器OVS设置为默认值（OVS3）。

三、引脚功能与应用

1. 引脚功能

TMDS261B的引脚涵盖了TMDS输入、输出引脚，热插拔检测状态引脚，DDC引脚和控制引脚等。不同的引脚承担着不同的功能，例如TMDS输入引脚用于接收来自HDMI/DVI源的差分时钟和数据信号，TMDS输出引脚则将处理后的信号传输到显示终端。

2. 应用场景

• 高清数字电视：作为HDMI输入切换器，可在多个HDMI源之间进行切换，为用户提供更多的视频源选择。
• 液晶显示器（LCD）：在LCD设备中，实现不同DVI或HDMI信号的切换，满足不同设备的连接需求。
• 等离子显示器和DLP®显示器：同样适用于等离子和DLP显示器，为这些高端显示设备提供稳定的信号切换功能。

四、设计注意事项

1. 布局考虑

高速差分TMDS输入是TMDS261B最关键的路径，为了减少连接器与设备之间传输线的不连续性，需要注意以下几点：

• 保持100Ω的差分传输线阻抗，确保信号的匹配和稳定传输。
• 在高速I/O下方保持不间断的接地平面，提供良好的信号回流路径。
• 使接地路径过孔尽可能靠近设备，缩短回流电流路径，减少电磁干扰。
• 尽量缩短TMDS信号在连接器和设备之间的走线长度，降低信号损耗。
• 确保正负极TMDS输入之间的线对间偏差（走线长度）匹配在5密耳（0.005英寸或0.127毫米）以内，避免信号失真。

2. I2C接口使用

I2C接口用于访问TMDS261B的内部寄存器，作为一种两线串行接口，需要注意其通信协议和时序要求。在使用I2C接口时，要确保SDA和SCL线通过上拉电阻连接到正电源电压，上拉电阻的阻值应符合I2C规范（2kΩ至19kΩ）。同时，要注意数据传输的起始、停止条件和应答信号的处理。

五、总结

TMDS261B以其高速的数据处理能力、自适应均衡功能、强大的静电防护和灵活的控制方式，成为高清数字视频接口切换的理想选择。无论是在高清电视、显示器还是其他视频设备中，TMDS261B都能为我们提供稳定、可靠的信号切换解决方案。在实际设计中，我们需要充分考虑其特性和设计注意事项，以确保设备的性能和稳定性。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。