三分鐘帶你看懂HDMI接口的PCB設計
本文主要講解的是HDMI的設計，包括作用和運用的總結，希望大家看了以後能輕松的應對各種HDMI方案的PCB設計。
一、什麼是HDMI？
高清晰度多媒體接口（英文：High Definition Multimedia Interface，HDMI）是一種數字化視訊/音頻接口技術，是适合影像傳輸的專用型數字化接口，其可同時傳送音頻和影音信号，最高資料傳輸速度為5Gbps。同時無需在信号傳送前進行數/模或者模/數轉換。
原理圖和管腳描述：
二、HDMI有什麼特性？
1、可以傳送無壓縮的音頻信号及高分辨率視訊信号，數字信号，品質高。
2、提高高達5Gbps的資料傳輸帶寬。
3、最高能支援1080P視訊。
4、理論20m，實際一般為3m左右。
5、同時傳輸音頻、視訊、版權保護，在消費電子領域非常受歡迎。
6、HDMI是外部接口，對于視訊的分辨率和色深的提升能力有限。
7、HDMI相容性不好。
三、HDMI和DVI的差別？
HDMI 相比 DVI 接口支援了音頻的輸出，并且有着更高的帶寬，它可以算是目前最主流的視訊輸出接口，由于接口變得更小，也被廣泛應用于電視機、顯示器、筆記本電腦等裝置上。HDMI 接口雖然在規範上沒有 DVI 那麼負載，但是卻有着不同的形态。
四、差分線布線和等長比對的要求
1、差分對信号需要對稱布線。
2、不允許在差分對之間放置任何器件或通孔, 即使信号是對稱布線的。差分對之間的通孔可能會導緻 emc幹擾性問題, 并造成阻抗不連續。
3、某些差分對高速信号需要串行耦合電容器，放置這樣的電容器需要對稱。因為電容器和墊片之間會産生阻抗不連續性的問題。
4、過孔在阻抗方面會引入了巨大的不連續性。盡量将放置的通孔量減少到最小值, 并将過孔對稱放置。
5、為了滿足差分對的阻抗要求, 兩個信号布線都需要在同一層上進行。在布線中添加過孔的數量也要相同。
6、差分線等長補償方式首選蛇形繞線
7、蛇形繞線應放置在長度不比對的原點。這可確定正負信号分量在主要部分同步傳播。
8、彎曲是長度不比對的常見來源。補償應放在接近最大距離為15毫米的折彎。
9、通常有兩個彎道互相補償。如果彎曲的距離超過15毫米, 則無需額外用單端繞線進行補償是必要的。信号不應異步傳播到超過15毫米的距離。
10、差分對連接配接的每個段都需要單獨等長。連接配接可以由連接配接器、串行耦合電容器或過孔進行分割。這兩個彎道在下面數字将互相補償。由于通孔将差分對分成兩個段,彎道需要單獨補償。這確定了積極和消極信号通過通孔同步傳播。
11、由于差異是很難估計的, 如果可以最好将信号布線到同一層上,因為不同圖層的信号速度不相等。
12、在可能的情況下, 最好是對差分信号的對稱布線, 以避免繞蛇形的需要。
13、如果器件之間的空間允許, 請嘗試在較短的布線中添加一個小循環。這是用首選的解決方案, 來比對長度差異, 而不不需要蛇形繞線。
五、PCB疊層設計參考
為了減少高速信号下的反射, 有必要比對阻抗源、接收器和傳輸線之間。信号布線的阻抗取決于其幾何及其相對于任何參照平面的位置。布線寬度和間距對于特定阻抗要求的差分對之間取決于所選的PCB層疊。是以PCB層疊是計算阻抗必不可少的環節。下面我們列出記住疊層參考：
四層疊層設計示例
六層疊層設計示例
八層疊層設計示例
六、PCB設計要求
HDMI IC 原則上推薦靠 HDMI 座擺放。HDMI走線間的長度差建議盡量小，建議不超過 500mil。
HDMI 信号線要求按差分規則走線，需做 100 歐姆阻抗比對，走線寬度根據各個PCB 廠商的不同工藝而有所不同，按 RK3188 的疊層及 RK 的 PCB 供應商工藝，推薦走線寬度為 7MIL。差分對之間要隔離，拉開間距,間距至少 3W。差分走線要有完整參考層。不能有幹擾信号，如屏背光電源，晶體等走線跟 HDMI 信号線臨層 平行。
下圖是比較理想的 HDMI走線
相鄰GND層走線，空間足夠的情況下還要進行包地處理。包地線離差分線間距滿足差分線寬的3倍（中心到中心），鋪銅離差分線20mil。信号換層的過孔附近放置一些接地的過孔，以便為信号提供最近的回路。
七、阻抗計算要求
1、單端走線控制50歐姆，差分阻抗控制為100歐姆（+/-10%）。
2、過孔小引起的阻抗波動小，過孔大可能會導緻阻抗下降，不連續等，是以多層闆推薦大家使用過孔尺寸為8mil/16mil。
3、使用完整的電源層和接地層來做參考平面，這樣可以避免HDMI跨分割的出線，進而保證信号的穩定性。
八、ESD處理
ESD屬于瞬态器件，也是一種保護器件，很短的時間内短路是可以的，添加ESD主要是為了防浪湧。在布局方面，ESD器件一定要靠近HDMI的端子放置，以保證ESD作用能發揮出來。下面是兩種ESD和HDMI布局布線參考：
至此，HDMI高速PCB設計指南的内容已經全部講完，希望大家能通過我們的文章學習，更好的設計出符合要求的HDMI。