HDMI2.0 高速信号 layout注意事项浅谈

   HDMI (High Definition Multimedia Interface) 为影像与声音传送的全数位化界面。而HDMI2.0则是因应分辨率与功能提升的需求,于2013年9月4日所提出,可以向下相容 HDMI1.4 。

   随著观看高分辨率影音内容的需求在近年来不断地提升,显示器的分辨率与功能也同时向上提升,相关的影音输出装备也需要同步调整,因此 HDMI2.0界面在相关的笔记型电脑或著桌机等个人电脑已普遍形成标配,故相关制造商的工程师在HDMI2.0 界面的设计也日渐频繁,相关的layout 需求也大量提升。

   HDMI2.0 Layout的好坏,不仅攸关CTS的测试,也有可能会影响与琳琅满目的显示器之间的相容性,故不可不慎重。

   首先,是 differential impedance 控制。一般而言,若有使用 Redriver 或者Retimer,Pre-Channel 可以依照 CPU 厂商的 PDG 规定,通常是85 ohm,而Post-Channel则建议依照 Redriver 或 Retimer 厂商的规范,例如Parade 的 HDMI Redriver/Retimer 在 Post-Channel 的differential impedance规范是 100 ohm 。

   再者,要注意的是traces 之间的间距 。有关Intra-skew,通常决定于traces的宽度与PCB的叠构;而Inter-skew,为了减少 differential pairs之间的 cross-talking 的风险,pair to pair 之间最少要保持 20 mils 的空隙。

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   而 Intra-Skew 与 Inter-Skew 方面 traces之间的等长也是很重要的,P与N信号线之间traces 长度差异不可大于 10 mil 。一般而言,都是在相对短的trace加bump ,

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   注意的是连续的small bumps最好不要超过三个。

   Inter-Skew: Pair-to-Pair 之间的长度差异建议也不要大于 100 mils。

 

   AC 电容的放置方面,若有使用 Redriver 或Retimer ,则建议放置于靠近Redriver或Retimer 输入端;若无,则是放置于靠近HDMI Connector 。

   由于走线的layout 关系,无可厚非会使用到 vias ,但Vias 对信号也有损伤,一般而言,从source 端到connector ,每对HDMI traces建议使用2个vias 最佳,不要超过4个 vias 。若应用在多层板子的 Layout ,例如10层板,而信号线透过  vias 从 top layer 到 第三层,若没有挖 back-drilling,第4层到 bottom layer 可能有残线问题,建议traces尽量从top layer 透过 vias 到 bottom layer ,以减少相关的影响。提醒:P与N信号线traces上布建的 Vias 要对称。

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   再者,高速信号必须要连续且固定的参考plane ,一般建议以大片的连续固定的 GND 为主,而低杂讯的power plane 是可以的,但不建议 。举例来说,若 HDMI traces 在 top layer ,则HDMI traces 低下第二层必须要有连续的 参考GND ,若信号线需要穿层,除了信号线的 vias 以外 ,P/N vias 也必须要有对称独立的两个 GND vias 以连接内层的 GND , 以保持 reference GND 连续性 。当信号线穿到内层,必须确认相邻层在信号线下有大片且连续的 reference GND 。

    不管 HDMI 信号线走那一层,都必须确认相邻层没有其它高速信号或者 power traces 与HMDI信号线平行布线 。

   最后需注意的是 HDMI 信号线与 Connector的连接 ,若 HDMI connector 为 SMD type ,则HDMI信号线与 SMD pins 在同一层连接;若 HDMI connector 为 DIP,而 connector 在Top Layer 上件,HDMI 信号线则需要在 Bottom Layer 与 connector pins 连接,以避免 DIP pins 造成的残线问题;反之,则在 Top Layer 连接。

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