LMH0302 3 - Gbps HD/SD SDI 电缆驱动器：设计与应用全解析

在高速数字视频传输领域，一款性能卓越的电缆驱动器至关重要。今天我们就来深入探讨德州仪器（TI）的 LMH0302 3 - Gbps HD/SD SDI 电缆驱动器，看看它是如何在众多应用场景中大放异彩的。

文件下载：lmh0302.pdf

一、LMH0302 特性亮点

数据速率支持

LMH0302 支持 ST 424（3G）、292（HD）和 259（SD）数据速率，最高可达 2.97 Gbps，还能支持 270 Mbps 的 DVB - ASI，这使得它在不同视频传输标准下都能稳定工作。

接口与输出

它具有 100 - Ω 差分输入和 75 - Ω 单端输出，并且输出压摆率可选，能根据不同的应用需求进行灵活调整。输出驱动器还具备电源关断控制功能，可有效降低功耗。

供电与功耗

采用单 3.3 - V 电源供电，在工业温度范围（−40°C 至 85°C）内都能正常工作。典型功耗在 SD 模式下为 125 mW，HD 模式下为 165 mW，功耗表现出色。

封装优势

采用 16 引脚 WQFN 封装，与 LMH0002SQ 引脚兼容，还可替代 Gennum GS2978，方便工程师进行升级和替换设计。

二、应用场景广泛

数字接口应用

适用于 ST 424、ST 292、ST 344 和 ST 259 串行数字接口，在数字视频路由器和交换机、分配放大器等设备中都能发挥重要作用。

三、规格参数详解

绝对最大额定值

• 电源电压范围为 - 0.5 V 至 3.6 V。
• 所有输入的输入电压范围为 - 0.3 V 至 (V_{CC}+0.3) V。
• 输出电流最大为 28 mA。
• 焊接时引脚温度（4 s）最高为 260°C。
• 结温最高为 125°C。
• 存储温度范围为 - 65°C 至 150°C。

ESD 评级

• 人体模型（HBM）：±4500 V。
• 带电器件模型（CDM）：±2000 V。
• 机器模型（MM）：±250 V。

推荐工作条件

• 电源电压（(V{CC}-V{EE})）：3.13 V 至 3.46 V，标称值为 3.3 V。
• 工作结温最高为 100°C。
• 工作自由空气温度范围为 - 40°C 至 85°C，标称值为 25°C。

热信息

包括结到环境热阻、结到外壳（顶部）热阻、结到电路板热阻等多项热性能指标，为散热设计提供了重要参考。

电气特性

涵盖直流和交流电气特性，如输入共模电压、输入电压摆幅、输出共模电压、输出电压摆幅、输入数据速率、附加抖动、输出上升时间和下降时间等，这些参数保证了器件在不同工作条件下的性能稳定。

四、功能模块剖析

输入接口

可接受差分或单端输入，输入为自偏置，允许简单的交流或直流耦合，但直流耦合输入必须保持在指定的共模范围内。

输出接口

采用电流模式输出，单端输出电平在 (R{REF}) 电阻为 750 Ω 时，进入 75 - Ω 交流耦合同轴电缆为 800 mVP - P。(R{REF}) 电阻应尽可能靠近 (R_{REF}) 引脚放置，并去除其下方平面层的铜以减小寄生电容。

输出压摆率控制

通过 SD/HD 引脚可选择输出上升和下降时间，以满足 ST 259、ST 424 或 292 标准。

输出使能

通过 ENABLE 引脚可启用或禁用 SDO/SDO 输出驱动器，该引脚具有内部上拉电阻。

五、应用设计要点

一般指导

SMPTE 规范要求使用 4.7 - μF 交流耦合电容来避免低频直流漂移，同时 75 - Ω 信号需满足特定的上升和下降时间要求，以确保接收设备的最佳眼图张开度。输出回波损耗取决于电路板设计，LMH0302 能满足这些要求。

典型应用设计

设计要求

• 输入端需要 49.9 Ω 终端电阻。
• 输出端的 SDO 和 SDO 需要交流耦合电容，其中 SDO 交流耦合电容应为 4.7 μF。
• 直流电源耦合电容应选用 0.1 - μF 电容，并尽可能靠近 (V_{CC}) 引脚。
• 器件到 BNC 的距离应尽可能短。
• SDI 和 SDI 的差分走线阻抗应为 100 Ω，SDO 和 SDO 的单端走线阻抗应为 75 Ω。

  详细设计步骤

  1. 选择 3.3 - V 单电源为 LMH0302 供电。
  2. 确保电源满足直流电气特性要求。
  3. 通过 SD/HD 引脚选择合适的压摆率。
  4. 通过 ENABLE 引脚启用或禁用输出驱动器。
  5. 选择能支持 2.97 - Gbps 应用的高质量 75 - Ω BNC，并咨询 BNC 供应商关于插入损耗、阻抗规格和推荐的 BNC 焊盘。
  6. 选用 0402 表面贴装陶瓷电容作为交流耦合和旁路电容。
  7. 使用合适的 BNC 和交流耦合电容焊盘，在电源和接地平面下使用反焊盘以实现最佳回波损耗。

六、布局设计建议

电阻布局

(R{REF}) 1% 容差电阻应尽可能靠近 (R{REF}) 引脚，并去除其下方平面层的铜以减小寄生电容。

走线设计

选择合适的电路板叠层，支持 75 - Ω 单端走线和 100 - Ω 差分走线。SDO 和 (SDO) 采用 75 - Ω 阻抗的单端未耦合走线，SDI 和 (SDI) 采用 100 - Ω 阻抗的耦合差分走线。

焊盘处理

在 4.7 - μF 交流耦合电容、回波损耗网络和 IC 焊盘下方的电源和接地平面上放置反焊盘，以减小寄生电容。

其他要点

使用设计良好的 BNC 焊盘，确保 BNC 信号焊盘达到 75 - Ω 特性阻抗；保持 BNC 和 SDO 之间的走线长度短，且 SDO 和 (SDO) 的走线应对称、长度近似相等且负载相同；将封装的暴露焊盘 EP 通过过孔阵列连接到接地平面；将每个电源引脚（(VCC) 和 (VEE)）通过短过孔连接到电源或接地平面；电源旁路电容应靠近电源引脚放置。

七、总结

LMH0302 3 - Gbps HD/SD SDI 电缆驱动器凭借其出色的性能、广泛的应用场景和灵活的设计特性，成为了数字视频传输领域的优秀选择。在实际设计中，工程师需要根据具体的应用需求，严格按照规格参数和设计要点进行设计，以充分发挥其优势。大家在使用 LMH0302 过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。