基于HDMI高速传输线的信号完整性分析

摘要

在高清信号传输方面，HDMI（High Definition Multimedia Interface，高清晰度多媒体接口）相比传统模拟接口具有更广阔的发展前景，越来越多的显示接口芯片使用HDMI。随着高速电路的发展和低压、低功耗产品的流行，对传统电路设计人员的专业素质提出了更高的要求。西方国家对高速电路信号完整性的研究开始于上个世纪九十年代，至今已有很完善的设计方案，我国在这方面的研究还处于初级阶段。
　　本文以TMDS差分传输线为研究对象，研究信号完整性问题。论文对HDMI进行了系统的介绍，从HDMI的基本构架到TMDS传输原理，分析了HDMI的信号完整性测试要求。本文主要研究SI仿真在高速电路设计中的重要作用，仿真研究包括前仿真和后仿真两部分，前仿真使用Hyperlynx软件，针对TMDS差分对的对内偏移，对间偏移，串扰等要求，得到了符合HDMI1.2规范的布局布线约束规则。按照上述规则在Cadence里绘制PCB版，利用Ansoft公司的SIwave和Designer软件完成了后仿真研究，后仿真在验证前仿真约束规则的同时，探讨了阻抗突变，串扰，反射以及返回路径等对设计的影响，对布局布线进一步优化。最后，将测试结果与仿真相对比，均满足HDMI1.2规范，验证了高速电路设计中仿真环节的必要性和可靠性以及通过正确的仿真手段和方法能够设计出信号质量方面满足要求的高速电路。

目录

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摘要

第一章 序言

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外现状

1．3 论文主要内容

第二章 HDMI概述与基本结构

2．1 HDMI概述

2．2 HDMI的基本构架

2．3 TMDS基本原理

2．4 HDMI基本特性

2．4．1 HDMI拓扑结构

2．4．2 Source端

2．4．3 传输电缆(Cable Assembly)

2．4．4 Sink端

2．5 本章小结

第三章 差分传输线信号完整性基础

3．1 传输线基础理论

3．2 传输线损耗

3．2．1 电阻损耗

3．2．2 介质损耗

3．3 差分传输线

3．3．1 差分线中的参数

3．3．2 差分对的匹配

3．3．3 混模S参数

3．3．4 TDR测试

3．3．5 眼图

3．4 本章小结

第四章 HDMI信号完整性前仿真分析

4．1 高速数字电路设计流程

4．2 信号完整性常用仿真软件介绍

4．3 Hyperlynx中的TMDS布线

4．4 基本TMDS传输信号分析

4．5 TMDS差分线耦合分析

4．6 TMDS差分对对内偏移分析

4．7 TMDS差分对对间偏移分析

4．8 串扰的影响

4．9 本章小结

第五章 HDMI信号完整性后仿真分析

5．1 频域分析

5．2 时域分析

5．3 差分对匹配

5．3．1 差分信号匹配

5．3．2 差分信号与共模信号匹配

5．4 实测对比

5．5 本章小结

第六章 总结与讨论

6．1 总结

6．2 讨论

参考文献

致谢