探索CM2031：HDMI接收器端口保護(hù)與接口設(shè)備的卓越之選

在當(dāng)今的電子設(shè)備領(lǐng)域，HDMI接口的應(yīng)用極為廣泛，從PC到消費(fèi)電子，如數(shù)字電視、PC顯示器和投影儀等。而CM2031作為一款專門為下一代HDMI接收器端口保護(hù)和接口設(shè)計(jì)的設(shè)備，正逐漸成為工程師們的熱門選擇。

文件下載：CM2031-A0TR.pdf

產(chǎn)品概述

CM2031是一款集成化的HDMI接收器端口保護(hù)與接口設(shè)備，采用38引腳TSSOP封裝，能為HDMI端口提供ESD保護(hù)、電平轉(zhuǎn)換/隔離以及反向驅(qū)動(dòng)保護(hù)。它適用于那些不需要HDMI認(rèn)證，但能從電平轉(zhuǎn)換器和反向驅(qū)動(dòng)保護(hù)中受益的應(yīng)用場(chǎng)景。

產(chǎn)品特性

支持多種電路板

CM2031支持薄介質(zhì)和2層電路板，通過(guò)0.05 pF匹配最小化TMDS偏斜，還能通過(guò)集成的 (I^{2} C) 加速器支持長(zhǎng)HDMI電纜。它支持直接連接到CEC微控制器，集成 (I^{2} C) 電平轉(zhuǎn)換到CMOS電平，包括低邏輯電平電壓。

全面的保護(hù)功能

在所有外部I/O線上集成了±8 kV ESD保護(hù)和反向驅(qū)動(dòng)保護(hù)，支持熱插拔檢測(cè)信號(hào)的主動(dòng)和被動(dòng)控制。多端口 (I^{2} C) 支持消除了DDC線上對(duì)模擬多路復(fù)用器的需求。

簡(jiǎn)化布局

匹配的0.5 mm走線間距簡(jiǎn)化了布局，并且該設(shè)備無(wú)鉛且符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵技術(shù)亮點(diǎn)

反向驅(qū)動(dòng)保護(hù)與隔離

反向驅(qū)動(dòng)電流是指當(dāng)I/O引腳的電壓超過(guò)相關(guān)電路的本地電源電壓時(shí)，通過(guò)I/O引腳的不期望電流。在多媒體娛樂(lè)系統(tǒng)中，這種情況可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常復(fù)位甚至損壞。CM2031設(shè)計(jì)用于阻止反向驅(qū)動(dòng)電流，當(dāng)I/O引腳電壓超過(guò)其相關(guān)工作電源電壓時(shí)，保證流入任何I/O引腳的電流小于5A。

顯示數(shù)據(jù)通道（DDC）線路

DDC接口基于 (I^{2} C) 串行總線協(xié)議進(jìn)行EDID配置。CM2031內(nèi)置 (I^{2} C) 加速器，即使在使用非常長(zhǎng)且不符合規(guī)格的電纜時(shí)，也能滿足AC時(shí)序規(guī)范。內(nèi)部加速器與源上拉和本地47 k上拉配合工作，當(dāng)檢測(cè)到電壓電平超過(guò)0.3 * 5V_SUPPLY（約1.5 V）時(shí)，增加DDC_CLK_OUT和DDC_DAT_OUT線路的正轉(zhuǎn)換速率。

(I^{2} C) 低電平轉(zhuǎn)換

CM2031在DDC_CLK_IN和DDC_DAT_IN線路上集成了改進(jìn)的 (I^{2} C) 低電平轉(zhuǎn)換，以增強(qiáng)兼容性。在ASIC在DDC_XX_IN上的灌電流為4 mA時(shí)，即使LV_SUPPLY上的開關(guān)控制為2.5 V，CM2031也能保證DDC_XX_OUT的增加不超過(guò)140 mV。

多端口DDC復(fù)用

通過(guò)切換LV_SUPPLY，可以通過(guò)啟用其固有的“反向驅(qū)動(dòng)”保護(hù)來(lái)獨(dú)立禁用DDC/HPD塊，從而實(shí)現(xiàn)低速HDMI信號(hào)的N:1復(fù)用，無(wú)需額外的FET開關(guān)。

消費(fèi)電子控制（CEC）

CEC線是一種基于單導(dǎo)線多點(diǎn)開漏通信總線的高級(jí)命令和控制協(xié)議，運(yùn)行頻率約為1 kHz。CM2031針對(duì)CEC線的輸出驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換速率進(jìn)行了優(yōu)化，目標(biāo)是無(wú)論靜態(tài)負(fù)載如何，輸出驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換速率都小于100 mV/s。同時(shí)，其內(nèi)部電路還能進(jìn)行主動(dòng)終端，減少娛樂(lè)系統(tǒng)中連接到舊版或設(shè)計(jì)不佳的CEC節(jié)點(diǎn)時(shí)的振鈴和過(guò)沖。

熱插拔輸出上拉邏輯

CM2031集成了1 k上拉電阻，可靈活控制HDMI接收器的熱插拔輸出線。根據(jù)HDMI規(guī)范，HDMI接收器可以將熱插拔線“拉低”至少100毫秒，以指示源重新讀取EEPROM。CM2031的熱插拔檢測(cè)電路專門設(shè)計(jì)用于提供這種“脈沖”功能，并通過(guò)CTS測(cè)試要求。

規(guī)格參數(shù)

絕對(duì)最大額定值

標(biāo)準(zhǔn)（推薦）工作條件

電氣工作特性

CM2031的電氣工作特性涵蓋了多個(gè)方面，如工作電源電流、偏置電源電流、CEC引腳的電流源、關(guān)斷狀態(tài)泄漏電流等。具體參數(shù)可參考文檔中的表格。

設(shè)計(jì)考慮與布局注意事項(xiàng)

設(shè)計(jì)考慮

在許多HDMI CTS測(cè)試中，需要對(duì)被測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行斷電操作。一些離散ESD二極管配置在其VDD軌低于I/O引腳偏置時(shí)可能會(huì)正向偏置，從而導(dǎo)致極高的表觀電容測(cè)量值。CM2031的反向驅(qū)動(dòng)隔離電路將這種電流限制在小于5A，有助于確保HDMI合規(guī)性。

布局注意事項(xiàng)

1. 差分TMDS對(duì)：應(yīng)設(shè)計(jì)為正常的100 HDMI微帶線。單端（去耦）TMDS走線在MediaGuard下方以及MediaGuard和連接器之間的走線應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，以匹配芯片/連接器的IBIS寄生參數(shù)。
2. 電平轉(zhuǎn)換器信號(hào)：應(yīng)使用弱上拉偏置到所需的本地LV_SUPPLY。如果本地ASIC包含足夠的上拉以注冊(cè)邏輯高電平，則可能不需要外部上拉。
3. 位置放置：將MediaGuard盡可能靠近連接器放置，并且與任何受控阻抗線一樣，始終避免在TMDS走線上放置任何絲印。
4. 兼容性：CM2031與CM2021在引腳布局上有一定的兼容性，但CM2031的引腳37成為了 (V_{CEC}) 電源引腳，用于轉(zhuǎn)換速率限制電路。

總結(jié)

CM2031作為一款功能強(qiáng)大的HDMI接收器端口保護(hù)與接口設(shè)備，在保護(hù)HDMI端口、優(yōu)化信號(hào)傳輸以及簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)等方面表現(xiàn)出色。它的多種特性和功能為電子工程師在設(shè)計(jì)相關(guān)產(chǎn)品時(shí)提供了更多的選擇和便利。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師們可以根據(jù)具體需求，充分發(fā)揮CM2031的優(yōu)勢(shì)，打造出更加穩(wěn)定、可靠的HDMI接口系統(tǒng)。你在使用類似設(shè)備時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。