揭秘LMH0344：3 - Gbps HD - SD SDI自适应电缆均衡器的强大性能与设计要点

在当今高速数据传输的时代，信号在电缆中传输时会面临各种损耗和干扰，这就需要高性能的电缆均衡器来确保信号的完整性。今天，我们就来深入探讨德州仪器（TI）的LMH0344 3 - Gbps HD - SD SDI自适应电缆均衡器，看看它是如何解决信号传输难题的。

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LMH0344简介

LMH0344是一款专门用于均衡通过电缆或具有类似色散损耗特性的任何介质传输的数据的高性能均衡器。它的工作数据速率范围非常广泛，从125 Mbps到2.97 Gbps，并且支持ST 424、ST 292、ST 344和ST 259等标准。这意味着它可以适应多种不同的应用场景，为高清和标清串行数字视频信号提供稳定的传输保障。

主要特性亮点

1. 广泛的数据速率支持与高速性能

LMH0344能够处理从125 Mbps到2.97 Gbps的宽范围数据速率，这使得它在不同的应用中都能发挥出色。在高速传输方面，它在2.97 Gbps的数据速率下，能够对长达120米的Belden 1694A电缆进行均衡，而且输出抖动最大仅为0.3 UI。这对于高清视频传输来说至关重要，能够确保图像的清晰和稳定。

2. 多标准兼容性

该均衡器符合ST 424、ST 292、ST 344和ST 259等标准，同时还支持270 Mbps的DVB - ASI。这使得它可以无缝集成到各种遵循这些标准的系统中，为不同的应用提供了极大的便利。

3. 灵活的输入输出接口

LMH0344支持单端或差分输入，并且输出为50 - Ω差分输出（内部有50 - Ω上拉）。这种灵活的接口设计可以方便地与不同的设备进行连接，提高了系统的兼容性。

4. 低功耗与小封装

典型功耗仅为280 mW，这在如今追求低功耗的设计中非常有优势。同时，它提供了16引脚的WQFN和25球的CS - BGA两种节省空间的封装形式，适用于不同的电路板布局需求。

引脚配置与功能解读

了解LMH0344的引脚配置和功能对于正确使用它至关重要。它的引脚分为不同的类型，包括模拟输入输出引脚、控制引脚和电源引脚等。

模拟引脚

• SDI引脚：作为串行数据的输入引脚，分为SDI（真输入）和SDI（互补输入），用于接收差分或单端输入信号。
• SDO引脚：是串行数据的输出引脚，也分为SDO（真输出）和SDO（互补输出），输出内部加载有50 - Ω电阻，可提供750 - mVp - p的差分输出。
• AEC +和AEC -引脚：用于连接外部1 - µF的AEC环路滤波器电容，控制自动均衡控制（AEC）信号的环路响应。

控制引脚

• BYPASS引脚：当该引脚为高电平时，会绕过均衡和DC恢复功能。需要注意的是，该引脚没有内部下拉电阻，如果不使用旁路功能，需要外接下拉电阻来禁用旁路。
• CD引脚：载波检测引脚，当没有信号输入时为高电平，有有效信号时为低电平。在旁路模式下该引脚无功能。
• MUTE引脚：输出静音引脚，当接高电平时，输出被强制为逻辑零，实现静音；接低电平时，输出正常。CD引脚可以与MUTE引脚相连，实现无输入信号时自动静音。
• MUTEREF引脚：静音参考引脚，用于设置载波检测的阈值，与CD和MUTE引脚配合，决定在自动静音输出之前能够均衡的最大电缆长度。

电源引脚

• Vcc引脚：正电源引脚，提供 +3.3V的电源。
• VEE引脚：负电源引脚，通常连接到地。

规格参数分析

1. 绝对最大额定值

在使用LMH0344时，需要注意其绝对最大额定值，如电源电压最大为4V，输入电压范围为 - 0.3V到Vcc + 0.3V等。超出这些范围可能会对设备造成永久性损坏，因此在设计时必须严格遵守。

2. ESD额定值

该设备具有一定的静电放电（ESD）防护能力，人体模型（HBM）的ESD额定值为 +8000V，带电设备模型（CDM）为 +2000V，机器模型（MM）为400V。在存储和处理过程中，仍需要采取适当的静电防护措施，以避免对MOS栅极造成静电损坏。

3. 推荐工作条件

推荐的电源电压范围为3.135V到3.465V，典型值为3.3V。输入耦合电容建议为1µF，AEC电容为1µF。工作温度范围为 - 40°C到 +85°C，在这些条件下，设备能够稳定工作。

4. 电气特性

• DC电气特性：输入共模电压最小为1.9V，输入电压摆幅在720 - 950mVp - p之间。输出共模电压与电源电压和输出摆幅有关，输出电压摆幅在100 - Ω负载下为750mVp - p。
• AC电气特性：最小输入数据速率为143 Mbps，最大为2970 Mbps。在不同的数据速率和电缆长度下，输出抖动有相应的指标要求，例如在2.97 Gbps、120米的Belden 1694A电缆情况下，抖动最大为0.3 UI。

应用与设计要点

典型应用

LMH0344常用于2.97 - Gbps SDI解串器等应用中，在这些应用中，它能够对传输的信号进行有效的均衡，确保信号的质量。例如，在高清视频传输系统中，它可以补偿电缆传输中的损耗，使得视频信号能够准确地传输到接收端。

设计要求

• 输入AC耦合电容：是必需的，常见类型为1µF ±10%的X7R陶瓷电容（0402或0201尺寸），可以安装在PCB上或连接器中。
• 输出AC耦合电容：用户需要检查连接到SDO的设备的输入共模电压，如果需要AC耦合电容，预计为4.7µF ±10%。
• 输入发射幅度：需要参考DC和AC电气特性来确定。

详细设计步骤

1. 确定最大功耗：根据数据手册中的最大功耗来选择合适的PCB稳压器。
2. 对比原理图：仔细对比原理图和数据手册中的典型连接图，确保连接正确。
3. 规划PCB布局：合理规划PCB布局和元件放置，以减少寄生损耗和反射。
4. 优化回波损耗：根据需要调整回波损耗元件，以优化回波损耗结果。

布局注意事项

由于SMPTE组织对高速信号传输有严格的要求，在进行PCB布局时需要特别注意。

• 遵循标准要求：ST 424、292和259标准对接收器的输入回波损耗有严格要求，要确保输入网络尽可能接近75 - Ω。
• 选择合适的元件和布线：使用表面贴装元件，选择最小的元件和焊盘尺寸。选择合适的走线宽度以减小BNC和均衡器之间的阻抗不匹配。
• 保证信号完整性：选择支持75 - Ω单端走线和100 - Ω松散耦合差分走线的板层堆叠。将回波损耗元件放置在离均衡器输入引脚最近的位置。保持互补信号的对称性，均匀布线，避免信号路径中的急转弯。
• 电源和接地处理：在每个电源引脚附近放置旁路电容，并使用最短的路径将均衡器的电源和接地引脚连接到相应的电源或接地平面。

总结与展望

LMH0344作为一款高性能的3 - Gbps HD - SD SDI自适应电缆均衡器，具有广泛的数据速率支持、多标准兼容性、灵活的接口设计和低功耗等优点。在实际应用中，只要我们正确理解其引脚功能和规格参数，严格按照设计要求和布局注意事项进行设计，就能够充分发挥其性能优势，为高速数据传输提供可靠的保障。随着高清视频和高速数据传输技术的不断发展，相信类似LMH0344这样的高性能器件将会在更多的领域得到广泛应用。

各位工程师朋友们，在你们的设计中有没有使用过LMH0344呢？在使用过程中遇到过哪些问题？欢迎在评论区分享你的经验和见解。