探索LMH0387：3 Gbps HD/SD SDI可配置I/O自适应电缆均衡器/电缆驱动器

在高速数字视频传输领域，设备的性能和灵活性至关重要。今天，我们要深入探讨一款功能强大的芯片——LMH0387 3 Gbps HD/SD SDI可配置I/O自适应电缆均衡器/电缆驱动器，它为数字视频设备的输入和输出端口提供了出色的解决方案。

文件下载：lmh0387.pdf

一、LMH0387概述

LMH0387是一款单芯片，可提供与BNC的接口。它具有高度的灵活性，既可以配置为输入模式，作为均衡器通过同轴电缆接收数据；也可以配置为输出模式，作为电缆驱动器通过同轴电缆传输数据。而且，该设备使用相同的I/O引脚实现输入和输出功能，这使得系统设计人员能够灵活地将连接到设备的BNC用作输入或输出。

二、主要特性

（一）数据速率与标准兼容性

• 数据速率范围广：工作的数据速率范围从125 Mbps到2.97 Gbps（驱动电缆时为DC到2.97 Gbps），能满足多种不同速率的应用需求。
• 标准兼容：支持ST 424、ST 292、ST 344和ST 259标准，同时还支持270 Mbps的DVB - ASI。

（二）电缆均衡能力

在不同的数据速率下，LMH0387展现出了出色的电缆均衡能力：

• 在2.97 Gbps时，可均衡长达120米的Belden 1694A电缆。
• 在1.485 Gbps时，可均衡长达200米的Belden 1694A电缆。
• 在270 Mbps时，可均衡长达400米的Belden 1694A电缆。

（三）集成回波损耗网络

设备内部集成了回波损耗网络，无需外部组件即可满足SMPTE回波损耗规范，这大大简化了电路板的设计。

（四）节能模式与可配置特性

• 节能模式：具有多种节能模式，如输入模式下的自动睡眠模式，当在BNC_IO引脚未检测到输入信号时，均衡器部分会自动断电，检测到信号后又会自动恢复工作。
• 可配置特性：输出具有可编程的共模电压和摆幅，可根据实际需求进行调整；还提供了电缆长度指示、发射幅度优化等功能。

三、引脚配置与功能

LMH0387的引脚配置丰富，每个引脚都有其特定的功能。以下是一些关键引脚的介绍：

• BNC_IO（8号引脚）：串行数字接口输入或输出，用于连接到BNC，需通过一个标称值为4.7 μF的交流耦合电容连接到BNC。
• CD（22号引脚）：载波检测，用于指示BNC_IO引脚是否存在有效信号。
• SD/HD（44号引脚）：用于控制BNC_IO输出的压摆率，可选择符合ST 259或ST 424 / 292标准。
• SPI相关引脚：包括MISO、MOSI、SCK和SS等，用于SPI接口的通信，实现对设备的配置和控制。

四、工作模式与编程

（一）输入模式（均衡器）

在输入模式下，需要通过SPI寄存器进行配置。首先要将均衡器发射幅度微调设置为标称值，即向SPI寄存器02h写入30h（“00110000”二进制）。此外，SPI寄存器还提供了对载波检测、静音、睡眠模式和扩展3G覆盖模式等功能的控制。

（二）输出模式（电缆驱动器）

若要配置为输出模式，需要启用电缆驱动器。可以选择禁用均衡器以节省功耗，或者启用均衡器以提供数据传输的回环路径。以下是正常输出模式（禁用均衡器以节省功耗）的配置步骤：

1. 通过SPI将均衡器强制进入睡眠模式，向SPI寄存器00h的[4:3]位写入“10”。
2. 将TX_EN引脚拉高，启用电缆驱动器。

五、应用与设计要点

（一）应用场景

LMH0387适用于多种数字视频设备，如数字视频服务器、模块化设备、视频编码器和解码器、分配放大器等。

（二）设计要点

• PCB布局：高速信号的PCB布局至关重要，要确保符合SMPTE规范。例如，使用4.7 - μF的交流耦合电容来避免低频直流漂移；保持75 - Ω的走线阻抗以满足SMPTE规定的上升/下降要求，为接收设备提供最大的眼图开口。
• 元件选择与放置：选择表面贴装元件，并使用最小尺寸的元件和焊盘；将LMH0387尽可能靠近BNC放置，以减少BNC与LMH0387之间的走线长度，降低回波损耗。
• 电源设计：电源应提供推荐的工作条件，使用0.1 - μF的电容尽可能靠近设备的VCCRX和VCCTX引脚，以减少电源噪声。

六、总结

LMH0387 3 Gbps HD/SD SDI可配置I/O自适应电缆均衡器/电缆驱动器以其广泛的数据速率支持、出色的电缆均衡能力、丰富的可配置特性和灵活的工作模式，为数字视频传输领域提供了一个强大而可靠的解决方案。作为电子工程师，在设计相关数字视频设备时，合理运用LMH0387的这些特性，能够提高设计的性能和效率。大家在实际应用中，有没有遇到过关于引脚配置或者模式设置的问题呢？欢迎在评论区分享交流。