簡介
hdmi 規範檔案裡面規定其差分線阻抗要求控制在 100ω ±15%，其中 rev.1.3a 裡面規定相對放寬了一些，容忍阻抗失控在100ω ±25%範圍內，不要超過 250ps。 通常，在 pcb 設計時，注意控制走線時的阻抗控制，往往可以做到很好的匹配。 對於通常的聚酯膠片 pcb 來說，傳輸線的長度和微帶線 stub 效應是需要考慮的， 在本設計指南裡面，主要是針對 4 層的 1080+2116 聚酯膠片pcb 進行相關的阻抗匹配控制。
2 聚酯膠片 pcb 的選擇
儘管對於 pc 主機板來說，高精度的 2116 材質 fr4 的4 層 pcb 是主流，但是如果需 要進行精確的阻抗控制，則其費用也是不菲的。因而對於 hdmi 應用來說，不推 薦採用此板材，取而代之的是採用中等精度的 1080+2116 板材或者是低精度的2116+7628 板材。對於不同的板材，走線寬頻和間距必須做出相應的調整，使其做的阻抗匹配，下面列出了pcb疊層相關的尺寸。
表 1：推薦的 pcb 聚酯膠片板材
通常，pcb 廠家能夠將線寬和線距控制在±1-mil，然而對於 hdmi 聯結器、ic 器件等附近區域，最好能夠控制在±0.5mil，以減少偏移。
5推薦走線長度
為了防止訊號反射，訊號線的長度不允許超過下面兩個約束條件所計算出的走線長度。
小於訊號波長(λ )的 1/16，訊號波長與訊號頻率之間的關係由以下公式來確定。
這裡ε r = 4.3 ~ 4.7，對於 fr4 材質μ r ~ 1
比如，對於執行於 fr4 板材，訊號頻率為 1.25ghz，其走線長度計算結果如下:
推薦長度< (1/16)λ ≅ 280 mil
訊號上公升沿的 1/3 長度，其長度 l 定義為
這裡 l 為訊號上公升沿的長度，單位 inch tr 為訊號上公升沿時間，單位 ps
d 為訊號延時，單位為 ps/inch
對於 fr4 板材，其延時為 180ps/inch，對於 hdmi 訊號，tr 為 200ps，其計算結果不能超過 370 mil，即：
4微帶線 stub 效應
stub 將會給 pcb 走線增加電抗，並且減少走線的阻抗，對於 hdmi 走線，存在任 何的 stub 都是不完美的。如果乙個 open stub 是 1/2 波長，則其就等效於走線 上的乙個對地電容。而如果 short stub 是 1/2 波長，其相對於在乙個走線上加 上乙個電感。
如果 stub 是不可避免的話，那麼必須將其控制在訊號上公升沿的 1/6。經驗告訴 我們，對於 200-ps 的 hdmi 訊號，stub 的長度不允許超過 1/6 × 200ps = 33ps。
5焊盤和過孔相關補償
焊盤和過孔往往造成走線的不連續性，其結果使得走線阻抗降低。在器件下面的低平面挖出適當的孔，其有助於減少焊盤或過孔與地平面之間的電容，從而有利於補償走線的阻抗損失。挖出空白尺寸的大*** section(a)裡面的(i)-(iv)。
hdmi 聯結器焊盤之間也許會相互影響，為了達到相應的阻抗，並建立合理的信 號路徑，其參考平面，hdmi 聯結器推薦的地平面如 section(a)裡面的(v)。 section(b)是推薦的案例。
(i)esd 或者上拉 0603 電阻焊盤下面挖空情況
圖 3.esd 或者上拉 0603 電阻焊盤下面挖空情況
(ii)esd 或者上拉 0402 電阻焊盤下面挖空情況
圖 4.esd 或者上拉 0402 電阻焊盤下面挖空情況
(iii)hdmi 相關器件下面挖空情況
圖 5.hdmi 相關器件下面挖空情況
(iv)過孔下面挖空情況
圖 6.過孔下面挖空情況
(v)hdmi 聯結器下面的挖空情況
圖 7.hdmi 聯結器下面的挖空情況
section(b)：pcb 相關區域約束情況
在實際情況下，在走線時是需要考慮 pcb 的空間問題的，所以在連線 esd 器件 和上拉電阻時，需要用到過孔和 stubs，且需要在底層走線。下面的參考案例裡 面，包含了 esd 器件、過孔和上拉電阻。
圖 8.帶有 esd 器件、過孔和上拉電阻的 pcb 走線情況
6建議走線
盡可能的將過孔靠近 hdmi 聯結器放置
當訊號從 hdmi 聯結器到 hdmi 焊盤時，由於電氣上的改變，使得阻抗相應 的增加，這種阻抗的增加剛好可以補償 hdmi 邊上過孔說造成的阻抗損失。 由於過孔太靠近 hdmi 聯結器，這將使得 hdmi 聯結器周圍沒有足夠的空間 去走 100ω 的差分線，這是將用 50ω 的單端走線來代替，當必須保證此單 端線足夠的短。移除 hdmi 訊號和時鐘焊盤下面的地平面。
盡可能的採用小封裝的上拉電阻和 esd 器件
0402 封裝與 0603 封裝相比，具有更小的焊盤，使其在阻抗上具有更小的 損耗。
採用 9mil 線寬和 11mil 線距的差分走線 如果走線夠寬，則其阻抗更好的控制。
採用盡可能短的 stubs
esd 保護器件、過孔和上拉電阻之間的 stub 盡可能的短，不能超過訊號 上公升沿的 1/6。
移除電阻焊盤和過孔下面的地平面 此挖掉的孔必須要足夠大，確保能夠覆蓋 esd 器件焊盤、過孔和上拉電阻 焊盤和所有的 hdmi 聯結器上訊號焊盤。其參考如下圖 9。
圖 9.esd 器件、過孔和上拉電阻下面的地平面
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