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以TFP401A为核心的DVI接口应用系统

电子产品世界?? 2008年06月26日 ?? 收藏0

?   2.3 TFP401A芯片的供电与退耦

  基于TFP401A的系统主要分成模拟比较器、锁相环回路(PLL)、数字电路和输出信号驱动器四部分电路。其中PLL环路内部的VCO(压控振荡器)对电源的波动最为敏感,又因它要为电路提供基准时钟,所以PLL对供电要求最高;其次是模拟比较器;数字电路对供电要求相对较低,但是耗电最大。在TI公司提供的TFP401A应用指南中,电源采用统一供电,4路电源采用4个电感进行隔离,但这会使电路的体积和重量变大,而且电感的存在也会对模拟电路造成干扰。因此,在不需要严格控制成本的情况下,推荐采用如图4所示的供电方法,即用2块TPS7333Q分别为模拟和数字电路供电。TPS7333Q为低压差线性稳压电路,具有较高的电源噪声抑制能力,可为芯片提供3.3 V供电电压。AVDD、PVDD分别为模拟回路的比较器电源和PLL电源;OVDD、DVDD分别为数字回路的输出驱动电源和数字供电电源。通过对模拟和数字分开供电,并对供电要求较高的电路再串一级较小的电感来进一步平滑电源波纹,可大大降低电路体积并提高供电质量。

TFP401A芯片的供电与退耦

  2.4 TFP401A的散热与敷铜

  PowerPADTM封装技术使得TFP401A具有很高的工作热稳定性。该芯片底部有一个大约25 mm散热焊盘,推荐在芯片焊接时将其与PCB板的信号地相连,这可提供更好的EMI性能,改善的线涌浪电流对电源噪声的抑制能力会更强。具体操作时,可在芯片散热焊盘的位置放置一直径100 mm左右的通孔焊盘,并在其内部填满焊锡并与底层的地线敷铜相连,以便将芯片发出的热量通过通孔内填充的焊锡传递到背面并辐射出去。

  由于TFP401A通常工作于高频数字模拟混合信号环境,故推荐在PCB板顶层和底层全部敷铜。大面积的地线敷铜一方面能为芯片提供相对安静工作环境,另一方面也有利于芯片的散热。虽然TFP401A在芯片上提供了模拟、数字等4类电源引脚和地线引脚,但其实很难将4条地线分开走线并一点接地。一般是将所有的接地引脚与地线敷铜相连,并利用过孔引开地线敷铜上的电流走向,使得4类地线的地电流绝大部分沿不同的路径流动,最后汇合到一处即可。

  2.5 信号走线与阻抗匹配

  在DVI链路结构中,在XGA 60Hz场频下,其链路时钟可达到650 MHz,而芯片内部的采样时钟将达到615 GHz。在如此高的工作频率下,芯片对电路布线的方式以及焊盘尺寸都会变得很敏感。粗略估计,高频电路中1 mm的导线上大约有l nH 的电感量,这样,在650 MHz的链路频率上,一段10 mm的导线将会产生40Ω的阻抗,所以,芯片的信号输入引脚要尽量靠近DVI接口插座。不同信号通道的信号线应避免平行走线,且信号线之间应尽量有一条地线来进行隔离,以尽最大可能避免高频信号之间的交叉串扰。

  在芯片的信号输出端,时钟输出脚(ODCK)上最高能输出86 MHz的方波信号,像素数据输出引脚经常工作在高于25 MHz的工作频率上。如果像素数据到显示控制电路的引线较长,就要考虑输出信号的阻抗匹配问题。由于信号的反射、过冲、下冲加上周围环境的影响,若不进行匹配,就很容易使显示数据接收端的控制电路出现逻辑混乱。所以在实际应用中,要尽量在靠近TFP401A每一个信号输出端的地方串入匹配电阻,以抑制信号的二次反射。阻值一般可在33~100Ω之间选取,笔者设计时选用了33Ω的匹配电阻,对应的信号连线宽度为20 mil。

  3 VESA标准简析

  目前市场上的双显示接口显卡通常是将15针VGA接口作为系统的主显示接口,而把DVI接口作为辅助显示接口。在DVI接口未连接显示器的情况下,辅助通道的显示信号是关闭的。为正确启动和使用DVI接口信号,通常需要掌握几个重要的VESA显示标准。

  3.1 DDC接口设计

  DDC (DisplayDataChannel)即显示数据通道。在DVI协议中使用的是DDC2B,这是一套建立在I2C总线协议上的通讯标准,主机(Host)和显示设备之间通过DDC通道来查询和传递EDID数据,以实现显示设备的正确使用和即插即用。目前主要的DDC标准有以下几种:

  DDC1:最初的DDC标准,是由显示器向主机连续传送EDID信息的单向数据通道。

  DDC2:可以使主机读取显示器扩展显示信息EDID的双向数据交换通道。

  DDC2B:允许主机和显示器进行双向代码交换,主机可向显示器发送显示控制命令。

  DDC2B+:允许主机对显示器进行控制的双向传输数据通道,该标准的通信带宽更宽,甚至可以连接游戏杆和鼠标等其它外设。

  实现DDC接口的核心电路为串行I2C总线的EEPROM电路。电路设计的关键是满足I2C总线标准的要求,设计时为了保证电路安全,需串接50~100Ω的限流电阻。


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DVI? 显示器? PFD? 模拟接口?

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