LMH0302 3 - Gbps HD/SD SDI 電纜驅(qū)動(dòng)器：設(shè)計(jì)與應(yīng)用全解析

在高速數(shù)字視頻傳輸領(lǐng)域，一款性能卓越的電纜驅(qū)動(dòng)器至關(guān)重要。今天我們就來(lái)深入探討德州儀器（TI）的 LMH0302 3 - Gbps HD/SD SDI 電纜驅(qū)動(dòng)器，看看它是如何在眾多應(yīng)用場(chǎng)景中大放異彩的。

文件下載：lmh0302.pdf

一、LMH0302 特性亮點(diǎn)

數(shù)據(jù)速率支持

LMH0302 支持 ST 424（3G）、292（HD）和 259（SD）數(shù)據(jù)速率，最高可達(dá) 2.97 Gbps，還能支持 270 Mbps 的 DVB - ASI，這使得它在不同視頻傳輸標(biāo)準(zhǔn)下都能穩(wěn)定工作。

接口與輸出

它具有 100 - Ω 差分輸入和 75 - Ω 單端輸出，并且輸出壓擺率可選，能根據(jù)不同的應(yīng)用需求進(jìn)行靈活調(diào)整。輸出驅(qū)動(dòng)器還具備電源關(guān)斷控制功能，可有效降低功耗。

供電與功耗

采用單 3.3 - V 電源供電，在工業(yè)溫度范圍（?40°C 至 85°C）內(nèi)都能正常工作。典型功耗在 SD 模式下為 125 mW，HD 模式下為 165 mW，功耗表現(xiàn)出色。

封裝優(yōu)勢(shì)

采用 16 引腳 WQFN 封裝，與 LMH0002SQ 引腳兼容，還可替代 Gennum GS2978，方便工程師進(jìn)行升級(jí)和替換設(shè)計(jì)。

二、應(yīng)用場(chǎng)景廣泛

數(shù)字接口應(yīng)用

適用于 ST 424、ST 292、ST 344 和 ST 259 串行數(shù)字接口，在數(shù)字視頻路由器和交換機(jī)、分配放大器等設(shè)備中都能發(fā)揮重要作用。

三、規(guī)格參數(shù)詳解

絕對(duì)最大額定值

• 電源電壓范圍為 - 0.5 V 至 3.6 V。
• 所有輸入的輸入電壓范圍為 - 0.3 V 至 (V_{CC}+0.3) V。
• 輸出電流最大為 28 mA。
• 焊接時(shí)引腳溫度（4 s）最高為 260°C。
• 結(jié)溫最高為 125°C。
• 存儲(chǔ)溫度范圍為 - 65°C 至 150°C。

ESD 評(píng)級(jí)

• 人體模型（HBM）：±4500 V。
• 帶電器件模型（CDM）：±2000 V。
• 機(jī)器模型（MM）：±250 V。

推薦工作條件

• 電源電壓（(V{CC}-V{EE})）：3.13 V 至 3.46 V，標(biāo)稱(chēng)值為 3.3 V。
• 工作結(jié)溫最高為 100°C。
• 工作自由空氣溫度范圍為 - 40°C 至 85°C，標(biāo)稱(chēng)值為 25°C。

熱信息

包括結(jié)到環(huán)境熱阻、結(jié)到外殼（頂部）熱阻、結(jié)到電路板熱阻等多項(xiàng)熱性能指標(biāo)，為散熱設(shè)計(jì)提供了重要參考。

電氣特性

涵蓋直流和交流電氣特性，如輸入共模電壓、輸入電壓擺幅、輸出共模電壓、輸出電壓擺幅、輸入數(shù)據(jù)速率、附加抖動(dòng)、輸出上升時(shí)間和下降時(shí)間等，這些參數(shù)保證了器件在不同工作條件下的性能穩(wěn)定。

四、功能模塊剖析

輸入接口

可接受差分或單端輸入，輸入為自偏置，允許簡(jiǎn)單的交流或直流耦合，但直流耦合輸入必須保持在指定的共模范圍內(nèi)。

輸出接口

采用電流模式輸出，單端輸出電平在 (R{REF}) 電阻為 750 Ω 時(shí)，進(jìn)入 75 - Ω 交流耦合同軸電纜為 800 mVP - P。(R{REF}) 電阻應(yīng)盡可能靠近 (R_{REF}) 引腳放置，并去除其下方平面層的銅以減小寄生電容。

輸出壓擺率控制

通過(guò) SD/HD 引腳可選擇輸出上升和下降時(shí)間，以滿(mǎn)足 ST 259、ST 424 或 292 標(biāo)準(zhǔn)。

輸出使能

通過(guò) ENABLE 引腳可啟用或禁用 SDO/SDO 輸出驅(qū)動(dòng)器，該引腳具有內(nèi)部上拉電阻。

五、應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)

一般指導(dǎo)

SMPTE 規(guī)范要求使用 4.7 - μF 交流耦合電容來(lái)避免低頻直流漂移，同時(shí) 75 - Ω 信號(hào)需滿(mǎn)足特定的上升和下降時(shí)間要求，以確保接收設(shè)備的最佳眼圖張開(kāi)度。輸出回波損耗取決于電路板設(shè)計(jì)，LMH0302 能滿(mǎn)足這些要求。

典型應(yīng)用設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)要求

• 輸入端需要 49.9 Ω 終端電阻。
• 輸出端的 SDO 和 SDO 需要交流耦合電容，其中 SDO 交流耦合電容應(yīng)為 4.7 μF。
• 直流電源耦合電容應(yīng)選用 0.1 - μF 電容，并盡可能靠近 (V_{CC}) 引腳。
• 器件到 BNC 的距離應(yīng)盡可能短。
• SDI 和 SDI 的差分走線阻抗應(yīng)為 100 Ω，SDO 和 SDO 的單端走線阻抗應(yīng)為 75 Ω。

  詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟

  1. 選擇 3.3 - V 單電源為 LMH0302 供電。
  2. 確保電源滿(mǎn)足直流電氣特性要求。
  3. 通過(guò) SD/HD 引腳選擇合適的壓擺率。
  4. 通過(guò) ENABLE 引腳啟用或禁用輸出驅(qū)動(dòng)器。
  5. 選擇能支持 2.97 - Gbps 應(yīng)用的高質(zhì)量 75 - Ω BNC，并咨詢(xún) BNC 供應(yīng)商關(guān)于插入損耗、阻抗規(guī)格和推薦的 BNC 焊盤(pán)。
  6. 選用 0402 表面貼裝陶瓷電容作為交流耦合和旁路電容。
  7. 使用合適的 BNC 和交流耦合電容焊盤(pán)，在電源和接地平面下使用反焊盤(pán)以實(shí)現(xiàn)最佳回波損耗。

六、布局設(shè)計(jì)建議

電阻布局

(R{REF}) 1% 容差電阻應(yīng)盡可能靠近 (R{REF}) 引腳，并去除其下方平面層的銅以減小寄生電容。

走線設(shè)計(jì)

選擇合適的電路板疊層，支持 75 - Ω 單端走線和 100 - Ω 差分走線。SDO 和 (SDO) 采用 75 - Ω 阻抗的單端未耦合走線，SDI 和 (SDI) 采用 100 - Ω 阻抗的耦合差分走線。

焊盤(pán)處理

在 4.7 - μF 交流耦合電容、回波損耗網(wǎng)絡(luò)和 IC 焊盤(pán)下方的電源和接地平面上放置反焊盤(pán)，以減小寄生電容。

其他要點(diǎn)

使用設(shè)計(jì)良好的 BNC 焊盤(pán)，確保 BNC 信號(hào)焊盤(pán)達(dá)到 75 - Ω 特性阻抗；保持 BNC 和 SDO 之間的走線長(zhǎng)度短，且 SDO 和 (SDO) 的走線應(yīng)對(duì)稱(chēng)、長(zhǎng)度近似相等且負(fù)載相同；將封裝的暴露焊盤(pán) EP 通過(guò)過(guò)孔陣列連接到接地平面；將每個(gè)電源引腳（(VCC) 和 (VEE)）通過(guò)短過(guò)孔連接到電源或接地平面；電源旁路電容應(yīng)靠近電源引腳放置。

七、總結(jié)

LMH0302 3 - Gbps HD/SD SDI 電纜驅(qū)動(dòng)器憑借其出色的性能、廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景和靈活的設(shè)計(jì)特性，成為了數(shù)字視頻傳輸領(lǐng)域的優(yōu)秀選擇。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，嚴(yán)格按照規(guī)格參數(shù)和設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。大家在使用 LMH0302 過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。