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使用ADV7612作为四路输入快速开关HDMI接收机的电路
电路功能与优势
ADV7612 是一款双端口 Xpressview 225 MHz HDMI 接收机,可在两个输入端之间实现快速开关。图1显示了使用两个ADV7612作为四路输入快速开关HDMI接收机的电路。
本电路显示了ADV7612的扩展性,在需要四个多路复用HDMI输入的应用中最高可达225 MHz TMDS(1080p60,每通道12位;148.5 MHz LLC像素时钟)或UXGA(1600 × 1200,每通道10位;162 MHz LLC像素时钟)。对此应用而言这是一种经济的解决方案,工作温度范围为-40°C至+85°C扩展工业温度范围。
图1. 双路ADV7612电路(简化原理图:未显示去耦、端接、复位和所有连接)
电路描述
ADV7612为双HDMI输入提供接收解决方案。图1显示如何在共享视频和音频总线上并联连接两个ADV7612,从而实现四个HDMI输入的多路复用。同时显示如何在不引起总线冲突的条件下设置I2C通信以及如何在信号源间切换。同时提供软件包,显示如何在HDMI中继器应用中处理通信和验证(参见 http://ez.analog.com/community/video)。
器件必须以非冲突方式从I2C总线加以控制。该电路的板布局十分关键,应遵循直线原理并使用可控阻抗,以降低反射和交叉耦合风险。完整PCB布局包括在设计支持包中,可从以下地址下载:www.analog.com/CN0224- DesignSupport. ADV7511 HDMI发射机用作后端器件。
总线输出状态
复位后,ADV7612使引脚P0-P35、HS、VS/FIELD/ALSB、DE、LLC、AP0…AP5、SCLK/INT2和MCLK/INT2进入三态。这些引脚可通过寄存器TRI_PIX、TRI_SYNCS、TRI_LLC、TRI_AUDIO设置为有效状态,如UG-216硬件用户指南所述,请访问http://ez.analog.com/docs/DOC-1751
视频和音频总线载入
每次仅一个ADV7612可访问AV总线;第二器件必须保持三态。假设输出驱动器阻抗(P0…P35)为10 Ω至20 Ω(最高驱动强度)且走线特性阻抗为75 Ω,需要55 Ω至65 Ω的串联电阻以匹配走线的特性阻抗。ADV7612上的三态输出总线驱动器具有20 pF的最大电容(请参考ADV7612 数据手册中的电气规格)。
布局和端接考量
对于本设计,必须确保传输线路得到正确端接且具有可控阻抗。否则,反射(可发生于较长线路上)可对发送的数据产生不利影响。
对于像素线路(P0…P35)、视频同步(VS/FIELD/ALSB、HS、DE)和音频线路(AP0、AP1/I2S_TDM、AP2…AP5、MCLK/INT2、SCLK/INT2)--LLC除外,建议在ADV7612驱动器端使用51 Ω的串联端接电阻,以及特性阻抗为75 Ω的走线。
线路锁定时钟(LLC)线路具有相同的75 Ω特性阻抗,不应有串联电阻,但远端应采用对称端接(150 Ω至+3.3 V以及150 Ω至GND),如图2所示。虽然理论上最佳端接值介于50 Ω与60 Ω间,但测试中发现对称75 Ω (2 ×150 Ω)端接可增加摆幅,使信号以中间电源(1.65 V)为中心,这一点十分理想。ADV7511 HDMI发射机包括在电路板上,用于发送两个ADV7612的多路复用输出。
图2. P0…P35数据线路和LLC走线的端接
图3至图6显示各种端接的波形。每种情况下,对称LLC端接被放置在远端(靠近ADV7511),串联端接电阻尽可能靠近两个ADV7612器件,如图2所示。
使用Tektronix P6243 FET探头(1 MΩ阻抗,1 GHz带宽,电容小于1 pF)和Tektronix TDS5104B示波器在ADV7511引脚上执行测量。
从波形可看出,在LLC线路上使用2 × 150 Ω端接确保了3.3 V的最大摆幅。
在数据线路上使用75 Ω会使边沿速度过低。数据线路上的33 Ω和15 Ω导致下降沿欠冲(图5和图6)和上升沿过冲(未显示)。因此LLC选择了2 × 150 Ω,数据线路上使用51 Ω,图9和图10中的眼图做了说明。
图3. 端接:LLC线路上为对称2 × 150 Ω,数据线路(HS)上为75 Ω。垂直刻度:1 V/div,水平刻度:2 ns/div
图4. 端接:LLC线路上为对称2 × 100Ω,数据线路(HS)上为51 Ω。垂直刻度:1 V/div,水平刻度:2 ns/div
图5. 端接:LLC上为对称2 × 68 Ω,数据线路(HS)上为串联33 Ω端接。注意0.5 V欠冲。垂直刻度:1 V/div,水平刻度:2 ns/div
图6. 端接:LLC上为对称2 × 33 Ω,数据线路(HS)上为串联15 Ω端接。注意1 V欠冲。垂直刻度:1 V/div,水平刻度:2 ns/div
放大 I2C 访问
上电后,两个ADV7612器件在主映射上将具有相同I2C 地址,这可能导致冲突。
两个器件上均提供一个CS CS 引脚,允许选择两个器件之一。CS线路拉低后, I2C 通信启用。
CS 线路拉高后,I2C 通信禁用。
简单的反相器可减少微控制器端所需的资源,如图7所示。
图7. I2C访问
CEC
电路板上是否实施CEC取决于最终用户,而非强制性。如果不需要CEC,CEC引脚应保持浮空(如 UG-216,的附录B:未使用引脚的推荐配置所述)。此用户指南可从 http://ez.analog.com/docs/DOC-1751下载。
另一种情况下,应使用独立引擎处理CEC命令。
XTAL_N、 XTAL_P
驱动ADV7612时钟有两种方式。两个器件可具有连接到XTAL_N和XTAL_P引脚的独立晶振,或者可共享相同信号时钟。本电路中,振荡器发出的的1.8 V信号时钟被提供给两个器件的引脚XTAL_P.在此配置下,XTAL_N必须保持浮空。必须确保正确的布线和接地布局,以消除敏感线路间的耦合。总线每条走线的长度应相同。
中断
两个器件的中断必须予以考虑。ADV7612具有两种可能的中断:INT1(INT1引脚)和INT2(通过SCLK/INT2、MCLK/INT2或HPA_A/INT2提供)。
不建议通过引脚MCLK/INT2或SCLK/INT2使用INT2,通过TRI_AUDIO寄存器使音频总线进入三态也会使这些引脚进入三态。
图8. 双ADV7612电路板解决方案与ADV7511
图9. 示波器屏幕截图。
图10. 示波器屏幕截图。
从ADV7612-U1驱动信号。在ADV7511输入端和像素线路P35测量LLC线路(162 MHz)。红色矩形显示ADV7511的眼罩。LLC上为2 × 150Ω对称端接,数据线路上为51 Ω串联电阻。垂直刻度:1 V/div,水平刻度:2 ns/div 从ADV7612-U43驱动信号。在ADV7511输入端和像素线路P35测量LLC线路(162 MHz)。红色矩形显示ADV7511的眼罩。LLC上为2 × 150 Ω对称端接,数据线路上为51 Ω串联电阻。垂直刻度:1 V/div,水平刻度:2 ns/div
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