LMH12x9：开启12G UHD视频传输新境界

在当今的视频技术领域，超高清（UHD）视频的发展日新月异，对数据传输的速率和质量提出了更高的要求。德州仪器（TI）的LMH12x9系列（LMH1229和LMH1239）作为带有集成时钟恢复器的12G UHD远距离电缆均衡器，为解决高速视频数据传输中的信号损耗和抖动问题提供了卓越的解决方案。

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一、特性亮点，铸就卓越性能

（一）广泛的标准兼容性

LMH12x9支持ST-2082-1 (12G)、ST-2081-1 (6G)、ST-424 (3G)、ST-292 (HD) 和ST-259 (SD) 等多种SMPTE标准，兼容DVB - ASI和AES10 (MADI)，集成的无基准时钟恢复器能够锁定到11.88Gbps、5.94Gbps、2.97Gbps、1.485Gbps或1.001分频子速率、270Mbps等SMPTE速率，为不同视频应用场景提供了强大的支持。

（二）出色的电缆均衡能力

在典型电缆长度测试中，以Belden 1694A电缆为例，在不同数据速率下都能实现出色的信号传输。例如，在11.88Gbps (4Kp60 UHD) 时可达100m，5.94Gbps (UHD) 时为150m，2.97Gbps (FHD) 时为220m，1.485Gbps (HD) 时为300m，270Mbps (SD) 时为600m。即使在病态模式下，也能保持较高的传输性能，如11.88Gbps (4Kp60 UHD) 时仍可达90m。

（三）高度可配置性

该器件具有片上75Ω终端和回波损耗补偿网络，输入电缆均衡器和时钟恢复器特性丰富。可编程CDR环路带宽设置可根据不同的输入抖动和输出抖动需求进行调整，LMH1239还具备2:1 75Ω输入多路复用器，增加了输入选择的灵活性。输出驱动器具有去加重功能的1:2 100Ω扇出输出和具有电缆故障检测功能（支持最长600m）的时钟恢复型75Ω环通输出，并且可以通过控制引脚、SPI或SMBus接口进行配置。

二、引脚配置与功能，灵活应对多样需求

（一）引脚布局清晰

LMH1229和LMH1239采用32引脚RTV (QFN) 封装，尺寸为5mm x 5mm，引脚布局涵盖高速信号、串行控制接口、控制引脚、电源、LDO输出和GND等不同类型，方便工程师进行电路设计和连接。

（二）功能丰富多样

• 高速差分I/O引脚：如SDI_IN+和SDI_IN - 作为自适应电缆均衡器的75Ω输入端口，具有片上75Ω终端和集成回波损耗网络，满足SMPTE输入和输出回波损耗要求。
• 控制引脚：通过不同的引脚设置，如LOOP_BW_SEL控制CDR环路带宽，OUT_MUX_SEL选择输出使能行为，VOD_DE选择驱动器输出振幅和去加重级别等，实现对器件功能的灵活配置。
• 串行控制接口引脚：MODE_SEL可启用SPI或SMBus串行控制接口，方便工程师根据不同的应用场景选择合适的通信方式。

三、规格参数，保障稳定运行

（一）绝对最大额定值与ESD等级

在绝对最大额定值方面，对电源电压、输入输出电压、电流、结温、贮存温度等都有明确的限制，超出这些范围可能会对器件造成永久损坏。同时，该器件具有较高的ESD等级，人体放电模型（HBM）可达±6000V，充电器件模型（CDM）可达±1500V，有效提高了器件的抗静电能力。

（二）建议运行条件与电气特性

建议运行条件规定了器件正常运行的电源电压、输入信号振幅、工作温度等参数范围。电气特性方面，详细给出了功率耗散、电流消耗、逻辑电平输入输出电压、输入漏电流等参数，为工程师在电路设计和性能评估提供了重要依据。例如，在功率耗散方面，不同的输出配置下功率有所不同，省电模式下功率耗散可低至70mW。

四、详细说明，深入了解工作原理

（一）整体架构与工作流程

LMH12x9是带有集成时钟恢复器的第二代远距离12G UHD - SDI自适应电缆均衡器。信号从75Ω电缆均衡器输入，经过自适应电缆均衡器补偿信号损耗，再通过多速率时钟恢复器减弱高频抖动并重新生成数据。时钟恢复器之后的1:3扇出多路复用器将数据分配到不同的输出端口，实现数据的处理和传输。

（二）关键特性解析

• 4电平输入引脚：采用电阻分压器提供四种逻辑状态，方便工程师进行灵活配置。
• 输入和输出信号流控制：通过IN_MUX_SEL、OUT_MUX_SEL和SDI_OUT_SEL等引脚确定信号的输入输出路径，满足不同应用场景的需求。
• 自适应电缆均衡器：由自适应连续时间线性均衡器（CTLE）和连续自适应三抽头判决反馈均衡器（DFE）组成，能够自动补偿电缆传输中的信号损耗。
• 时钟和数据恢复（CDR）：支持多种数据速率，可锁定传入的均衡化数据，恢复清零内部时钟对数据重新采样。
• CDR环路带宽控制：高度可配置的CDR环路带宽可由引脚或寄存器设置进行控制，以适应不同的输入抖动和输出抖动要求。
• 输出驱动器控制：SDI_OUT输出驱动器可根据SDI_VOD引脚优化输出振幅，还可添加预加重功能提高输出信号的完整性；OUT0和OUT1输出驱动器可根据VOD_DE引脚选择合适的输出振幅和去加重级别，以适应不同长度的PCB布线。
• 调试和诊断特性：内部眼图张开度监视器（EOM）可用于分析和诊断均衡化后的波形；PRBS发生器、错误校验器和错误注入器方便工程师进行调试；LOCK_N引脚可配置为指示时钟恢复器锁定、输入载波检测、电缆故障检测或中断事件，为系统的调试和故障排查提供了便利。

五、应用实施，发挥最佳效能

（一）SMPTE要求与优化措施

在应用中，需要满足SMPTE规范的回波损耗、交流耦合和上升下降时间等要求。LMH12x9内置75Ω回波损耗网络，建议使用4.7μF交流耦合电容器，SDI_OUT电缆驱动器具有自动边沿速率调整功能，可满足相关要求。同时，将LMH12x9放置在靠近75Ω BNC端口的位置，有助于提高信号完整性。

（二）典型应用案例

• 具有环通功能的电缆均衡器：LMH12x9可配置为具有环通输出的电缆均衡器，在OUT0和OUT1输出经过时钟恢复的SDI信号，在SDI_OUT输出冗余的环通SDI信号，用于系统监测或级联。设计时需要选择合适的电源、交流耦合电容器和BNC连接器，遵循高速布局建议，根据需求配置引脚和调优输出振幅。
• 具有冗余SDI输入的电缆均衡器（仅限LMH1239）：适用于需要系统稳健性和布线灵活性的应用，通过2:1输入多路复用器选择SDI输入，输出经过时钟恢复的SDI信号和环通SDI信号。设计时需要确定初级和次级SDI输入，配置IN_MUX_SEL引脚。

（三）电源与布局建议

在电源方面，需要使用去耦电容器确保稳定的电源供应，采用低电感电容器实现良好的电源旁路。布局时，要选择合适的电路板堆叠和接地平面基准，遵循高速PCB布线和耦合建议，注意反焊盘、BNC连接器布局和电源接地连接等细节，以优化电路板布局布线，提高信号质量。

六、总结与展望

LMH12x9以其卓越的性能、丰富的功能和灵活的配置，为12G UHD视频传输提供了可靠的解决方案。在实际应用中，工程师可以根据具体的需求，充分发挥该器件的优势，实现高质量的视频数据传输。随着视频技术的不断发展，相信LMH12x9将在更多的领域得到广泛应用，为推动视频行业的发展做出更大的贡献。你在使用类似器件的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。