LMH0024：3.3V SMPTE 259M / 344M自適應電纜均衡器的深度剖析

在電子工程師的日常設計工作中，信號傳輸?shù)馁|(zhì)量和穩(wěn)定性是至關重要的。尤其是在處理通過電纜傳輸?shù)臄?shù)據(jù)時，由于電纜的色散損耗特性，信號會發(fā)生失真和衰減。今天，我們就來深入探討一款能夠有效解決這一問題的芯片——LMH0024 3.3V SMPTE 259M / 344M自適應電纜均衡器。

文件下載：lmh0024.pdf

一、概述

LMH0024是一款單片集成電路，專為均衡通過電纜（或任何具有類似色散損耗特性的介質(zhì)）傳輸?shù)臄?shù)據(jù)而設計。它的工作數(shù)據(jù)速率范圍很寬，從125 Mbps到540 Mbps，并且支持SMPTE 259M和SMPTE 344M標準。這使得它在視頻和數(shù)據(jù)傳輸領域具有廣泛的應用前景。

二、特性亮點

標準兼容性

該芯片完全符合SMPTE 259M和SMPTE 344M標準，同時還支持270 Mbps的DVB - ASI，這意味著它可以無縫集成到各種符合這些標準的系統(tǒng)中，為工程師的設計提供了很大的便利。

數(shù)據(jù)速率與電纜均衡能力

支持125 Mbps到540 Mbps的數(shù)據(jù)速率，能夠在270 Mbps的速率下對長達350米的Belden 1694A電纜進行均衡。這一強大的電纜均衡能力，使得它在長距離數(shù)據(jù)傳輸中能夠有效補償信號損耗，保證信號的質(zhì)量。

靈活的輸入輸出配置

既允許單端輸入驅(qū)動，也允許差分輸入驅(qū)動，輸出則為50Ω差分輸出。這種靈活性使得它可以適應不同的輸入輸出環(huán)境，滿足多樣化的設計需求。

實用功能

具備手動旁路、電纜長度指示器和輸出靜音等功能。靜音引腳可以手動靜音輸出，電纜長度指示器則能確定正在均衡的電纜長度，這些功能為工程師在調(diào)試和維護系統(tǒng)時提供了更多的控制手段。

電源與溫度特性

采用單3.3V電源供電，典型功耗僅為198 mW，并且工作溫度范圍為 - 40°C到 + 85°C，適用于工業(yè)環(huán)境。

引腳兼容性

其引腳布局與LMH0034和GS9064兼容，方便工程師在不同芯片之間進行替換和升級。

三、應用場景

串行數(shù)字接口

在SMPTE 259M和SMPTE 344M串行數(shù)字接口中，LMH0024可以有效均衡數(shù)據(jù)，確保信號的準確傳輸。

數(shù)據(jù)接收與恢復

用于串行數(shù)字數(shù)據(jù)的均衡和接收，以及數(shù)據(jù)恢復均衡，提高數(shù)據(jù)的可靠性和準確性。

四、電氣特性分析

絕對最大額定值

這是芯片能夠承受的極限參數(shù)，如電源電壓范圍為 - 0.5V到3.6V，輸入電壓范圍為 - 0.3V到Vcc + 0.3V等。在設計時，必須確保芯片的工作參數(shù)不超過這些額定值，否則可能會損壞芯片。

推薦工作條件

推薦的電源電壓為3.3V ± 5%，輸入耦合電容和AEC電容均為1.0 pF，工作溫度范圍為 - 40°C到 + 85°C。遵循這些推薦條件，可以保證芯片的性能和穩(wěn)定性。

DC電氣特性

包括輸入共模電壓、輸入電壓擺幅、輸出共模電壓、輸出電壓擺幅等參數(shù)。這些參數(shù)決定了芯片在直流狀態(tài)下的工作特性，對于正確設計輸入輸出電路至關重要。

AC電氣特性

涵蓋了最小和最大輸入數(shù)據(jù)速率、最大均衡電纜長度、輸出上升時間和下降時間、過沖等參數(shù)。在高速數(shù)據(jù)傳輸中，這些交流特性直接影響信號的質(zhì)量和完整性。

五、工作原理與接口

工作原理

芯片主要由均衡器濾波器、DC恢復/電平控制和輸出驅(qū)動器等模塊組成。均衡器濾波器是一個多級自適應濾波器，當旁路引腳為高電平時，該濾波器將被禁用。DC恢復/電平控制模塊接收來自均衡器濾波器的差分信號，并通過自偏置DC恢復電路對信號進行DC恢復。同時，該模塊還會生成自動均衡控制（AEC）信號，用于設置均衡器濾波器的增益和帶寬。輸出驅(qū)動器則負責產(chǎn)生SDO和SDO輸出信號，并且可以通過MUTE引腳進行靜音控制。

輸入接口

支持差分或單端輸入，但輸入必須是交流耦合，不支持變壓器耦合。并且，它能夠正確處理標準定義串行數(shù)字視頻的均衡器病理信號。

輸出接口

SDO和SDO輸出內(nèi)部負載為50Ω，產(chǎn)生750 mVp - p的差分輸出或375 mVp - p的單端輸出。

六、應用注意事項

PCB布局

PCB布局對芯片的性能有很大影響?？梢詤⒖糔ational網(wǎng)站上關于CLC034的應用筆記AN - 1372 “LMH0034 PCB Layout Techniques”，這些布局技術同樣適用于LMH0024。

芯片替換

如果要替換Gennum GS9064，由于LMH0024與它引腳兼容，只需將LMH0024的16號引腳（MUTE）連接到地即可。

電源電流與電纜長度關系

電源電流與正在均衡的電纜長度有關，短電纜時電流最高，隨著電纜長度增加，電流會逐漸減小。工程師在設計電源電路時，需要考慮這一特性。

七、總結

LMH0024是一款功能強大、性能穩(wěn)定的自適應電纜均衡器，具有廣泛的應用場景和靈活的設計特性。在實際應用中，工程師需要充分了解其電氣特性、工作原理和應用注意事項，合理進行設計和布局，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。大家在使用這款芯片的過程中，有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。