德州仪器LMH0056：高清/标清SDI重定时利器

在数字视频信号处理领域，对信号的高质量处理和传输是至关重要的。德州仪器（TI）的LMH0056 HD/SD SDI重定时器，凭借其强大的功能和出色的性能，成为了众多数字视频设备的理想选择。今天，我们就来深入了解一下这款产品。

文件下载：SD056EVK.pdf

一、LMH0056的特性亮点

1. 标准支持与数据速率

LMH0056支持SMPTE 292M和SMPTE 259M（A & C）串行数字视频标准，能够在143 Mbps、270 Mbps、1.483 Gbps和1.485 Gbps的串行数据速率下稳定运行。同时，它还支持270 Mbps的DVB - ASI，这使得它在不同的视频应用场景中都能发挥作用。

2. 电源与功耗

该器件采用单3.3V电源供电，典型功耗仅为360 mW，这对于需要长时间运行的设备来说，能够有效降低能耗，提高设备的稳定性和可靠性。

3. 输入输出设计

• 输入：集成了4:1多路复用输入，用户可以通过SEL[1:0]引脚选择四个输入数据流中的一个进行重定时，增加了使用的灵活性。
• 输出：具有两个差分、重定时输出，第二个输出可以选择作为低抖动的差分数据速率时钟输出，满足不同的应用需求。

  4. 时钟与控制

• 时钟：使用单个27 MHz外部晶体或参考时钟输入，为设备提供稳定的时钟信号。
• 控制：具备手动速率选择输入、SD/HD操作速率指示输出、锁定检测指示输出、输出静音功能以及自动/手动重定时器旁路等功能，方便用户对设备进行控制和监测。

  5. 兼容性与封装

• 兼容性：差分LVPECL兼容的串行数据输入和输出，以及LVCMOS控制输入和指示输出，使得它能够与其他设备良好地兼容。
• 封装：采用48引脚WQFN封装，适用于工业温度范围（ - 40°C至 + 85°C），具有较好的散热性能和机械稳定性。

二、应用领域广泛

LMH0056适用于多种SDTV/HDTV串行数字视频接口，包括数字视频路由器和切换器、数字视频处理和编辑设备、DVB - ASI设备以及视频标准和格式转换器等。在这些应用中，它能够有效地抑制信号中的抖动，提高信号的质量和稳定性，确保视频数据的准确传输。

三、工作原理剖析

1. 重定时功能

LMH0056能够自动检测输入数据的速率，并调整自身参数对输入数据进行重定时，以抑制累积的抖动。它通过恢复串行数据速率时钟，并可选地将其作为输出，确保输出信号的准确性和稳定性。

2. 输入输出电路

• 输入：差分串行数据输入SDI0 - SDI3接受指定速率的串行数字视频数据，这些输入是差分LVPECL兼容的，可与其他设备如LMH0034自适应电缆均衡器进行DC接口。输入可以进行AC耦合，但需要提供合适的输入偏置电压。
• 输出：两个重定时的差分串行数据输出SDO和SCO/SDO2为其他设备如LMH0002电缆驱动器或LMH0031解串器提供低抖动的差分重定时数据。SCO/SDO2输出可以通过SCO_EN输入进行控制，当SCO_EN为高时，输出为串行数据速率时钟；当SCO_EN为低时，输出为重定时的串行数据。

四、引脚功能详解

引脚编号	引脚名称	引脚描述
1	SDI0	数据输入0真
2	SDI0	数据输入0补
3	VCC	正电源输入
...	...	...
48	SEL1	数据输入选择输入
DAP	VEE	将暴露的DAP连接到负电源（地）

这些引脚涵盖了数据输入、电源、控制和输出等各个方面，通过合理配置这些引脚，可以实现设备的不同功能。

五、电气特性分析

1. 绝对最大额定值

了解器件的绝对最大额定值对于正确使用和保护设备至关重要。例如，电源电压（VCC - VEE）的最大值为4.0V，逻辑输入电流在不同电压下有相应的限制等。在设计电路时，必须确保各项参数不超过这些额定值，以避免设备损坏。

2. 推荐工作条件

推荐工作条件为设备的正常运行提供了参考。如电源电压为3.3V ± 5%，逻辑输入电压、差分串行输入电压、串行数据或时钟输出灌电流等都有相应的要求。在实际应用中，应尽量使设备在这些推荐条件下工作，以保证其性能和稳定性。

3. DC和AC电气特性

• DC特性：包括输入电压高低电平、输入电流高低电平、输出电压高低电平等参数，这些参数反映了设备在直流状态下的电气性能。
• AC特性：如串行数据速率、串行输入抖动容限、串行数据输出抖动、环路带宽、串行时钟输出频率等，这些参数对于评估设备在交流信号处理中的性能非常重要。

六、控制与指示功能

1. 串行数据速率选择

通过RATE[1:0]引脚，用户可以固定设备的工作串行数据速率，也可以将设备置于自动速率检测模式。选择270 Mbps速率模式还可用于重定时DVB - ASI数据。

2. 串行数据输入选择

SEL[1:0]引脚允许用户选择活动的输入通道，方便用户根据实际需求进行数据输入的切换。

3. 锁定检测

锁定检测（LD）输出高电平时，表示数据正在被接收且PLL已锁定。可以将LD连接到MUTE输入，当没有数据信号接收时，静音数据和时钟输出。

4. 静音功能

MUTE输入低电平时，会静音串行数据和时钟输出。它可以连接到锁定检测或外部驱动，以实现输出的静音或取消静音。

5. 旁路/自动旁路

Bypass/Auto Bypass输入高电平时，设备将直接输出数据而不进行重定时；输入低电平时，设备在未锁定状态或检测到不支持的数据速率时会自动绕过重定时功能。

6. SD/HD指示

SD/HD输出指示设备正在处理的是SD还是HD数据速率。当输出为高时，表示数据速率为270 Mbps（或143 Mbps）；当输出为低时，表示数据速率为1483或1485 Mbps。该输出仅在PLL锁定且锁定检测输出为高时有效。

七、晶体或外部时钟参考

LMH0056使用27 MHz晶体或外部时钟信号作为定时参考输入。可以将27 MHz并行谐振晶体和负载网络连接到XTAL IN/EXT CLK和XTAL OUT引脚，也可以将27 MHz LVCMOS兼容时钟信号输入到XTAL IN/EXT CLK。选择合适的晶体对于设备的稳定运行至关重要，晶体的参数如频率、频率稳定性、负载电容等都需要满足一定的要求。

八、应用与设计建议

1. 应用电路

文档中给出了LMH0056的应用电路示例，为工程师在实际设计中提供了参考。在设计电路时，需要根据具体的应用需求和设备的特性进行合理的布局和连接。

2. 封装与布局

• 封装：48引脚WQFN封装的设备，其暴露的裸片连接焊盘是主要的负电气端子，必须连接到负电源或电路地。
• 布局：在电路板布局时，需要注意电源的稳定性、信号的完整性以及散热等问题。例如，将电源引脚和接地引脚合理布局，减少电源噪声；将输入输出信号进行隔离，避免干扰等。

总之，LMH0056是一款功能强大、性能出色的HD/SD SDI重定时器，在数字视频信号处理领域有着广泛的应用前景。电子工程师在设计相关设备时，可以充分利用其特性和功能，实现高质量的视频信号处理和传输。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎一起交流探讨。