HDMI信号的ESD保护方法.pdfVIP

打印版-无需降低HDMI信号质量的ESD保护方法 第 1 頁 ，共5 頁 欲打印此文章，从您的浏览器菜单中选择“文件”后再选“打印”。 无需降低HDMI信号质量的ESD保护方法 上网时间：2008-08-01 在过去的视频系统中，系统级ESD保护总是最后才会被添加到电路板上。由于信号速度相对较慢，系统元件体积 较大，这样的设计方法能发挥很好的ESD保护作用，而对系统运行的影响甚微。 HDMI是一种高速互连标准，工作频率可高达GHz的水平，而且必须采用超小型元件来支持如此快的速度。针对这 种新的视频系统，必须在系统设计的开始就考虑ESD保护的要求，否则系统性能将受影响，导致运行速度从GHz 级降至MHz级，甚至更低。 采用小型元件的HDMI视频系统会对ESD保护带来挑战。由于元件尺寸小，ESD保护功能也会相应降低，ESD的跨 距也会缩短，而跨距缩短将导致ESD保护水平更低。就HDMI视频系统而言，由于信号速度非常快且采用小型化元 件，所以ESD保护技术及其保护效果变得日趋重要。 HDMI系统在视频源端(DVD播放器)与终端( 电视机)设备之间采用GHz级速率传输数字视频信号。HDMI系统的初始 上行信号速率为1.65GHz，必威体育精装版HDMI系统支持2.25GHz 的信号传输速度，而这一速率将提升至3.3GHz 。 为确保不同的HDMI系统协同工作，需要通过HDMI认证来支持统一的规范。HDMI认证需要达到的统一规范，包括 信号边沿速率、眼图宽度与余量、差分TMDS信号的可控阻抗。 除符合HDMI标准要求的规范外，视频系统源端(DVD播放器、电视机等)也需要系统级ESD保护，以确保在发生 ESD事件时也能持续工作。 ESD保护元件的影响 ESD保护通常是在被保护的信号与电源?接地之间连接两个二极管。电源与接地是低阻抗系统点，将在ESD事件发 生时吸收静电放电电流，从而保护电路不受损坏。这两个二极管通常封装在一起，如图1所示。 图1：典型的ESD保护方式采用封装在一起的两个二极管。 给HDMI信号提供ESD保护会影响高速信号的边沿速率，ESD二极管的位置也会影响高速信号的性能。在高速信号 上放置ESD元件相当于在信号上放置小型电容器，来自寄生电容元件的电容值可达到数个pF。高速HDMI信号上 ESD元件的寄生电容应小于1pF。 /ARTP_8800028795_400002_500014_TS.HTM 2009/2/7 打印版-无需降低HDMI信号质量的ESD保护方法 第2 頁 ，共5 頁 图2：带ESD二极管时的TMDS信号边沿波形图。 图3：用来仿真电路的TMDS边沿波形的带ESD二极管的电路图。 1. 高速信号 增加ESD保护电路将导致信号转换速度下降，从而增加抖动并降低信号带宽。图2描述了在高速信号上放置ESD保 护二极管后信号边沿。不带ESD二极管时信号转换需要100ps(如图4所示)，但在增加二极管后，信号转换需要 150ps。此外，从图中不同信号交叉情况来看，ESD二极管还会加大抖动。图3所示电路用于仿真带ESD二极管的 波形，图5 电路用来仿真不带ESD二极管的TMDS信号边沿速率。 图4：不带ESD二极管时的TMDS信号边沿波形图。 图5：用来仿真TMDS信号边沿波形图的不带ESD二极管的电路。 2. 高速走线阻抗 采用ESD二极管后会降低单端与差分高速走线的阻抗。图6描述了快速信号边沿(HDMI标准规定为200ps)通过ESD 二极管时对走线阻抗的影响。仿真电路没有进行终端匹配，因此产生了波形阶跃响应。直至初始信号边沿抵达电路