深入解析LMH0044：SMPTE标准下的高性能电缆均衡器

在现代电子设备中，信号传输的稳定性和准确性至关重要。特别是在处理高速数据和复杂信号时，电缆传输带来的损耗和失真成为了亟待解决的问题。德州仪器（TI）的LMH0044 SMPTE 292M / 259M自适应电缆均衡器，就是解决这一问题的利器。今天，我们就来深入了解一下这款产品。

文件下载：lmh0044.pdf

产品概述

LMH0044是一款单片集成电路，专为均衡通过电缆（或任何具有类似色散损耗特性的介质）传输的数据而设计。它能够在125 Mbps至1.485 Gbps的宽数据速率范围内工作，并且支持SMPTE 292M、SMPTE 344M和SMPTE 259M标准，还能支持270 Mbps的DVB - ASI。

产品特性

数据处理能力

• 宽数据速率范围：支持125 Mbps至1.485 Gbps的数据速率，能适应多种不同的应用场景。
• 长距离电缆均衡：在1.485 Gbps的数据速率下，可对长达200米的Belden 1694A电缆进行均衡；在270 Mbps的数据速率下，可对长达400米的Belden 1694A电缆进行均衡。

功能特性

• 手动旁路和输出静音：具备可编程阈值，可灵活控制信号处理过程。
• 输入输出灵活：支持单端或差分输入，提供50Ω差分输出。
• 直流恢复功能：能正确处理病理数据条件，在低数据速率应用中还可绕过该功能。
• 低功耗：在3.3V电源供电下，典型功耗仅为208 mW。
• 替代兼容性：可替代GS1574和GS1574A。

电气特性

绝对最大额定值

• 电源电压： - 0.5V至3.6V
• 输入电压： - 0.3V至VCC + 0.3V
• 存储温度范围： - 65°C至 + 150°C
• 结温： + 150°C
• 引脚焊接温度（4秒）： + 260°C

推荐工作条件

• 电源电压：3.3V ± 5%
• 输入耦合电容：1.0 µF
• AEC电容：1.0 µF
• 工作环境温度：0°C至 + 85°C

直流电气特性

参数	测试条件	参考	最小值	典型值	最大值	单位
VCMIN	输入共模电压	SDI, SDI	1.9	-	-	V
VSDI	输入电压摆幅	在LMH0044输入	720	800	950	mVP - P
VCMOUT	输出共模电压	SDO, SDO	VSDO / 2	VCC - V	-	-
VSDO	输出电压摆幅	50Ω负载，差分	-	-	750	mVP - P
MUTEREF	直流电压（浮动）	-	-	1.3	-	V
MUTEREF范围	-	-	-	0.7	-	-
CD输出电压	无载波	-	-	2.6	-	V
有载波	-	-	0.4	-	-
MUTE输入电压	使输出静音的最小值	-	3.0	-	-	V
强制输出激活的最大值	-	-	0.8	-	-
ICC	电源电流	-	63	77	-	mA

交流电气特性

参数	测试条件	参考	最小值	典型值	最大值	单位
BRMIN	最小输入数据速率	-	-	-	-	Mbps
BRMAX	最大输入数据速率	-	-	-	1485	Mbps
抖动（不同电缆长度）	270Mbps, Belden 1694A, 400米	-	-	-	0.2	UI
270 Mbps, Belden 8281, 280米	-	-	-	0.2	-	UI
1.485 Gbps, Belden 1694A, 140米	-	-	-	0.25	-	UI
1.485 Gbps, Belden 8281, 100米	-	-	-	0.25	-	UI
1.485 Gbps, Belden 1694A, 200米	-	-	-	0.3	-	UI
t.tf	输出上升时间，下降时间	20% - 80%	SDO, SDO	-	100	220	ps
上升/下降时间失配	-	-	2	15	-	ps
tos	输出过冲	-	-	1	5	%
RoUT	输出电阻	单端	-	50	-	-
RLIN	输入回波损耗	-	SDI, SDI	15	18 - 20	-	dB
RIN	输入电阻	单端	-	1.3	-	kQ
CIN	输入电容	单端	-	1	-	pF

引脚说明

引脚编号	名称	描述
1	VEE	负电源（接地）
2	SDI	串行数据正输入
3	SDI	串行数据反输入
4	VEE	负电源（接地）
5	AEC +	AEC环路滤波器外部电容（1uF）正连接
6	AEC -	AEC环路滤波器外部电容（1uF）负连接
7	BYPASS	高电平时绕过均衡和直流恢复，此模式下无均衡
8	MUTEREF	静音参考，设置CD阈值，与CD连接时确定最大均衡电缆长度
9	VEE	负电源（接地）
10	SDO	串行数据反输出
11	SDO	串行数据正输出
12	VEE	负电源（接地）
13	Vcc	正电源（+ 3.3V）
14	MUTE	输出静音，连接GND或低电平信号可禁用静音功能
15	CD	载波检测，无信号时为高电平，BYPASS模式下无功能
16	Vcc	正电源（+ 3.3V）
DAP	VEE	将暴露的DAP连接到负电源

工作原理

功能模块

• 均衡器滤波器模块：多级自适应滤波器，Bypass为高电平时禁用。
• 直流恢复/电平控制模块：接收均衡器滤波器模块的差分信号，进行直流恢复，Bypass为高电平时禁用。
• 自动均衡控制（AEC）：根据直流恢复前后的信号生成控制信号，设置均衡器滤波器的增益和带宽，通过外部1µF电容控制环路响应。
• 载波检测/静音模块：生成载波检测信号，控制输出静音功能，利用CD、MUTE信号和Mute Reference。
• 输出驱动器：产生SDO和SDO信号。

静音参考（MUTE_REF）

设置CD阈值，与CD连接时确定自动静音前可均衡的电缆长度。施加的MUTE_REF电压与可均衡电缆长度成反比，未连接时可实现最大均衡。

载波检测（CD）和静音

• 载波检测（CD）：指示LMH0044输入是否有有效信号，使用MUTE_REF时阈值会相应改变。无信号时为高电平，有有效信号时为低电平。
• 静音（MUTE）：手动控制SDO和SDO输出，高电平静音，低电平激活输出。CD和MUTE可连接，无输入信号时自动静音输出。

应用信息

PCB布局建议

参考TI网站上的应用笔记AN - 1372 “LMH0034 PCB Layout Techniques”。

替代兼容性

可替代Gennum GS1574A，且引脚兼容。

电源电流与电缆长度关系

电源电流（ICC）与均衡电缆长度有关，电缆越短电流越高，电缆越长电流越低。

封装信息

可订购零件编号	状态	材料类型	封装	引脚	封装数量	载体	RoHS	引脚镀层/球材料	MSL等级/峰值回流温度	工作温度（°C）	零件标记
LMH0044SQ/NOPB	Active	Production	WQFN（RUM）	16	1000	SMALL T&R	Yes	SN	Level - 1 - 260C - UNLIM	0至85	L044
LMH0044SQ/NOPB.A	Active	Production	WQFN（RUM）	16	1000	SMALL T&R	Yes	SN	Level - 1 - 260C - UNLIM	0至85	L044
LMH0044SQE/NOPB	Active	Production	WQFN（RUM）	16	250	SMALL T&R	Yes	SN	Level 1 - 260 - UNLIM	0至85	L044
LMH0044SQE/NOPB.A	Active	Production	WQFN（RUM）	16	250	SMALL T&R	Yes	SN	Level - 1 - 260C - UNLIM	0至85	L044

总结

LMH0044以其出色的性能和丰富的功能，为SMPTE标准下的信号传输提供了可靠的解决方案。在实际应用中，电子工程师们可以根据具体需求，结合其电气特性和工作原理，合理布局PCB，充分发挥其优势。大家在使用过程中有没有遇到过什么问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。