TDP0604：6Gbps HDMI 2.0 转接驱动器的卓越之选

在当今高速数据传输的时代，HDMI 技术在音视频领域扮演着至关重要的角色。德州仪器（TI）推出的 TDP0604 6Gbps 直流或交流耦合型 HDMI™ 2.0 电平转换器混合转接驱动器，以其出色的性能和丰富的功能，为 HDMI 数据传输带来了新的解决方案。本文将深入探讨 TDP0604 的特性、功能、应用以及设计要点，希望能为电子工程师们在实际设计中提供有价值的参考。

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特性亮点

TDP0604 支持高达 6Gbps 的 HDMI 2.0 数据速率，并且向后兼容 HDMI 1.4b。其高速差分输入和输出可以是交流耦合或直流耦合，这一特性使得它既可以用作 DP++ 转 HDMI 电平转换器，也可以作为 HDMI 转接驱动器，具有很强的通用性。

它还支持双模 DisplayPort (DP++)，可编程的接收器均衡器在 3GHz 下高达 12dB，能够有效补偿信号传输过程中的损耗，确保信号的质量。此外，TDP0604 集成了 HPD 电平转换器和 DDC 缓冲器，不仅可以将 5V HPD 信号转换为 1.8V 或 3.3V，还能提供电容隔离，将 5V DDC 电平转换至最低 1.2V 电平，节省了系统成本。

功能详解

4 - 级输入控制

TDP0604 拥有 4 - 级输入引脚，这些引脚可以控制接收器均衡器增益、发射器电压摆幅和预加重等参数，使设备能够进入不同的工作模式。通过电阻分压器设置 4 个有效电平，结合内部上拉和下拉电阻与外部电阻连接，实现了更广泛的控制设置。

I/O 电压电平选择

该器件支持 1.2V、1.8V 和 3.3V 的 LVCMOS 电平。通过 VIO 引脚可以选择用于 2 - 级控制引脚的电压电平，如 LV_DDC_SDA、LV_DDC_SCL、SCL/CFG0 和 SDA/CFG1。AC_EN 引脚阈值固定为 3.3V LVCMOS 电平，EN 引脚阈值固定为 1.2V LVCMOS 阈值。

HPD_OUT 功能

TDP0604 可以将 HPD_IN 引脚上的 5V 信号电平转换为较低的电压，如 1.8V 或 3.3V。HPD_OUT 支持推挽式和开漏式输出，默认工作模式为推挽式。通过 HPDOUT_SEL 寄存器可以选择输出模式，但需要注意的是，开漏式操作仅在 I²C 模式下支持。

通道控制与交换

TDP0604 具有多种通道控制功能。在引脚搭接模式下，可以全局控制接收器均衡、VOD 摆幅、压摆率和预加重等功能；通过 I²C 则可以独立控制每个通道的接收器均衡、发射器摆幅和预加重。此外，它还支持通道交换功能，无论是在引脚搭接模式还是 I²C 模式下，都可以通过寄存器控制通道的交换，并且 RX EQ、预加重、终端和压摆配置会跟随新的映射。

线性和限幅转接驱动器模式

TDP0604 支持线性和限幅转接驱动器两种模式。在限幅转接驱动器模式下，其差分输出电压电平独立于图形处理单元（GPU）的输出电平，确保插座的 HDMI 电平符合要求，适用于 HDMI 源端应用；在线性转接驱动器模式下，差分输出电平是 GPU 输出电平的线性函数，适用于 HDMI 接收端应用。

接收器均衡器

接收器均衡器用于消除符号间干扰（ISI）抖动或带宽受限的板级走线或电缆带来的损耗。TDP0604 可以通过设置 EQ0 和 EQ1 引脚或通过 I²C 寄存器来设置固定的接收器均衡器。它有两组 CTLE 曲线（3Gbps CTLE 和 6Gbps CTLE），每组曲线有 16 个交流增益设置和 3 个直流增益设置，能够根据不同的应用场景进行灵活调整。

主链路输入与输出

主链路输入（IN_D[2:0] 和 IN_CLK）内部通过约 100Ω（单端 50Ω）偏置到 3.3V。在 DisplayPort++ 应用中，需要使用外部交流耦合电容；在 HDMI 应用中，主链路输入可以直流耦合到符合要求的 HDMI 发射器。每个输入数据通道都包含一个均衡器，用于补偿电缆或板级损耗。

主链路输出方面，发射器支持外部（直流耦合）和内部偏置（交流耦合）到接收器。通过 AC_EN 引脚或 TX_AC_EN 寄存器可以选择耦合方式。在 HDMI 源应用中，如果使用交流耦合 TX 模式，需要在交流耦合电容和 HDMI 插座之间的每个 OUT 引脚（OUT_D2:0p/n 和 OUT_CLKp/n）上放置一个 499Ω 的下拉电阻到地，以设置共模电压为 HDMI 合规电平。

输入信号检测

当启用待机状态时，TDP0604 会等待 IN_CLK（交换禁用）或 IN_D2（交换启用）上的信号。检测到信号后，设备将完全正常工作；如果未检测到信号，则重新进入待机状态等待信号。在待机状态下，所有 TMDS 输出都处于高阻状态。

应用与设计要点

应用场景

TDP0604 适用于多种应用场景，包括笔记本电脑、台式机、电视、家庭影院和娱乐系统、游戏系统以及扩展坞等。无论是作为源端设备还是接收端设备，它都能发挥出色的性能。

源端应用设计

在源端应用设计中，需要注意以下几点：

• 电源和电压设置：Vcc 为 3.3V，Vo 可选择 1.2V、1.8V 或 3.3V 的 LVCMOS 电平，这里推荐 1.8V。最大 HDMI 数据速率可选择 3Gbps 或 6Gbps，本文示例选择 6Gbps。
• 模式选择：可以选择引脚搭接模式或 I²C 模式。如果选择引脚搭接模式，MODE 引脚可设置为 "0" 或 "R"，这里选择 "0"（固定 EQ 并支持 DDC 缓冲器）；如果需要使用 I²C 模式，MODE 引脚应设置为 "F"，并通过软件配置 TDP0604。
• 其他功能设置：启用 DDC 窥探功能，禁用交换功能（SDA/CFG1 引脚置低），支持 DDC 电平转换和 HPD_IN 到 HPD_OUT 电平转换。选择限幅转接驱动器模式（LINEAR_EN 引脚置 "0"），TX 直流耦合到 HDMI 插座（AC_EN 引脚置低）。
• 通道长度和损耗：预通道长度推荐为 16 英寸（在 3GHz 插入损耗为 10dB），后通道长度推荐为 2 英寸（在 3GHz 插入损耗约为 1.5dB）。根据通道长度和损耗，合理配置 RX EQ 和 TX 预加重及电压摆幅。

电源供应与布局

• 电源供应：TI 建议在 Vcc 电源上使用一个 10µF 的大容量电容，并在每个 TDP0604 的 Vcc 引脚附近放置一个 0.1µF 的去耦电容，以确保电源的稳定性。
• 布局设计：在高 K 板上，需要将 PowerPAD 焊接到接地的散热焊盘上；在低 K 板上，需要使用 1oz 的铜走线将 GND 引脚连接到散热焊盘。建议使用至少四层板堆叠，以实现低 EMI 的 PCB 设计。高速 TMDS 走线应尽量在顶层布线，避免使用过孔，同时要匹配这些高速走线的电气长度，以最小化通道间和通道内的偏斜。为了控制传输链路互连的阻抗，应在高速单层旁边放置一个实心接地平面。

总结

TDP0604 作为一款高性能的 HDMI 2.0 转接驱动器，具有丰富的功能和出色的性能。在实际设计中，电子工程师们需要根据具体的应用场景，合理选择工作模式、配置引脚和寄存器，同时注意电源供应和布局设计，以确保设备的稳定性和可靠性。希望本文能为大家在使用 TDP0604 进行设计时提供一些有益的参考，让我们在高速数据传输的道路上不断创新和进步。

大家在使用 TDP0604 过程中遇到过哪些问题呢？又是如何解决的？欢迎在评论区分享交流。