HDMI基于层PCB的布线指南.pdfVIP

HDMI 基于4 层PCB 的布线指南 简介 HDMI 规范文件里面规定其差分线阻抗要求控制在100Ω ±15%，其中Rev.1.3a 里面规定相对放宽了一些，容忍阻抗失控在100Ω ±25%范围内，不要超过250ps。 通常，在PCB 设计时，注意控制走线时的阻抗控制，往往可以做到很好的匹配。 对于通常的聚酯胶片PCB 来说，传输线的长度和微带线Stub效应是需要考虑的， 在本设计指南里面，主要是针对4 层的1080+2116 聚酯胶片PCB 进行相关的阻抗 匹配控制。 聚酯胶片PCB 的选择 尽管对于PC 主板来说，高精度的2116 材质FR4 的4 层PCB 是主流，但是如果需 要进行精确的阻抗控制，则其费用也是不菲的。因而对于HDMI 应用来说，不推 荐采用此板材，取而代之的是采用中等精度的1080+2116 板材或者是低精度的 2116+7628 板材。对于不同的板材，走线宽带和间距必须做出相应的调整，使其 做的阻抗匹配。下面列出了PCB 叠层相关的尺寸。 表1：推荐的PCB 聚酯胶片板材 通常，PCB 厂家能够将线宽和线距控制在±1-mil，然而对于HDMI 连接器、IC 器件等附近区域，最好能够控制在±0.5mil，以减少偏移。 推荐走线长度 为了防止信号反射，信号线的长度不允许超过下面两个约束条件所计算出的走线 长度。 1. 小于信号波长(λ )的1/16，信号波长与信号频率之间的关系由以下公式 来确定。 这里ε R = 4.3 ~ 4.7，对于FR4 材质μ R ~ 1 比如，对于运行于FR4 板材，信号频率为1.25GHz，其走线长度计算结果 如下 推荐长度 (1/16)λ ≅ 280 mil 2. 信号上升沿的1/3 长度，其长度l 定义为 这里l 为信号上升沿的长度，单位inch Tr 为信号上升沿时间，单位ps D 为信号延时，单位为ps/inch 对于FR4 板材，其延时为180ps/inch，对于HDMI 信号，Tr 为200ps，其 计算结果不能超过370 mil，即： 推荐长度 如果信号线太长的话，那么最好将线宽和线距加大，以后线宽和线距加大后，其 阻抗连续性更容易控制。详细的线宽和线距的选择请参考表1. 微带线Stub 效应 stub 将会给PCB 走线增加电抗，并且减少走线的阻抗，对于HDMI 走线，存在任 何的stub 都是不完美的。如果一个open stub 是1/2 波长，则其就等效于走线 上的一个对地电容。而如果short stub 是1/2 波长，其相对于在一个走线上加 上一个电感。 如果stub 是不可避免的话，那么必须将其控制在信号上升沿的1/6。经验告诉 我们，对于200-ps 的HDMI 信号，stub 的长度不允许超过1/6 × 200ps = 33ps。 焊盘和过孔相关补偿 焊盘和过孔往往造成走线的不连续性，其结果使得走线阻抗降低。在器件下面的 低平面挖出适当的孔，其有助于减少焊盘或过孔与地平面之间的电容，从而有利 于补偿走线的阻抗损失。挖出空白尺寸的大小参考Section(A)里面的(i)- (iv)。 HDMI 连接器焊盘之间也许会相互影响，为了达到相应的阻抗，并建立合理的信 号路径，其参考平面，HDMI 连接器推荐的地平面如Section(A)里面的(v)。 Section(B)是推荐的案例。 Section(A)：地平面推荐的挖空尺寸 下面的案例基于1080+2116 的聚酯胶片，差分线线宽为8.0mil，线距为9.3mil。 其相关地平面的挖空尺寸如下。 (i)ESD或者上拉0603 电阻焊盘下面挖空情况 图3.ESD 或者上拉0603 电阻焊盘下面挖空情况 (ii)ESD或者上拉0402 电阻焊盘下面挖空情况 图4.ESD 或者上拉0402 电阻焊盘下面挖空情况 (iii)HDMI相关器件下面挖空情况 图5.HDMI 相关器件下面挖空情况 (iv)过孔下面挖空情况 图6.过孔下面挖空情况 (v)HDMI连接器下面的挖空情况 图7.HDMI