LMH0024：3.3V SMPTE 259M / 344M自适应电缆均衡器的深度剖析

在电子工程师的日常设计工作中，信号传输的质量和稳定性是至关重要的。尤其是在处理通过电缆传输的数据时，由于电缆的色散损耗特性，信号会发生失真和衰减。今天，我们就来深入探讨一款能够有效解决这一问题的芯片——LMH0024 3.3V SMPTE 259M / 344M自适应电缆均衡器。

文件下载：lmh0024.pdf

一、概述

LMH0024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。它的工作数据速率范围很宽，从125 Mbps到540 Mbps，并且支持SMPTE 259M和SMPTE 344M标准。这使得它在视频和数据传输领域具有广泛的应用前景。

二、特性亮点

标准兼容性

该芯片完全符合SMPTE 259M和SMPTE 344M标准，同时还支持270 Mbps的DVB - ASI，这意味着它可以无缝集成到各种符合这些标准的系统中，为工程师的设计提供了很大的便利。

数据速率与电缆均衡能力

支持125 Mbps到540 Mbps的数据速率，能够在270 Mbps的速率下对长达350米的Belden 1694A电缆进行均衡。这一强大的电缆均衡能力，使得它在长距离数据传输中能够有效补偿信号损耗，保证信号的质量。

灵活的输入输出配置

既允许单端输入驱动，也允许差分输入驱动，输出则为50Ω差分输出。这种灵活性使得它可以适应不同的输入输出环境，满足多样化的设计需求。

实用功能

具备手动旁路、电缆长度指示器和输出静音等功能。静音引脚可以手动静音输出，电缆长度指示器则能确定正在均衡的电缆长度，这些功能为工程师在调试和维护系统时提供了更多的控制手段。

电源与温度特性

采用单3.3V电源供电，典型功耗仅为198 mW，并且工作温度范围为 - 40°C到 + 85°C，适用于工业环境。

引脚兼容性

其引脚布局与LMH0034和GS9064兼容，方便工程师在不同芯片之间进行替换和升级。

三、应用场景

串行数字接口

在SMPTE 259M和SMPTE 344M串行数字接口中，LMH0024可以有效均衡数据，确保信号的准确传输。

数据接收与恢复

用于串行数字数据的均衡和接收，以及数据恢复均衡，提高数据的可靠性和准确性。

四、电气特性分析

绝对最大额定值

这是芯片能够承受的极限参数，如电源电压范围为 - 0.5V到3.6V，输入电压范围为 - 0.3V到Vcc + 0.3V等。在设计时，必须确保芯片的工作参数不超过这些额定值，否则可能会损坏芯片。

推荐工作条件

推荐的电源电压为3.3V ± 5%，输入耦合电容和AEC电容均为1.0 pF，工作温度范围为 - 40°C到 + 85°C。遵循这些推荐条件，可以保证芯片的性能和稳定性。

DC电气特性

包括输入共模电压、输入电压摆幅、输出共模电压、输出电压摆幅等参数。这些参数决定了芯片在直流状态下的工作特性，对于正确设计输入输出电路至关重要。

AC电气特性

涵盖了最小和最大输入数据速率、最大均衡电缆长度、输出上升时间和下降时间、过冲等参数。在高速数据传输中，这些交流特性直接影响信号的质量和完整性。

五、工作原理与接口

工作原理

芯片主要由均衡器滤波器、DC恢复/电平控制和输出驱动器等模块组成。均衡器滤波器是一个多级自适应滤波器，当旁路引脚为高电平时，该滤波器将被禁用。DC恢复/电平控制模块接收来自均衡器滤波器的差分信号，并通过自偏置DC恢复电路对信号进行DC恢复。同时，该模块还会生成自动均衡控制（AEC）信号，用于设置均衡器滤波器的增益和带宽。输出驱动器则负责产生SDO和SDO输出信号，并且可以通过MUTE引脚进行静音控制。

输入接口

支持差分或单端输入，但输入必须是交流耦合，不支持变压器耦合。并且，它能够正确处理标准定义串行数字视频的均衡器病理信号。

输出接口

SDO和SDO输出内部负载为50Ω，产生750 mVp - p的差分输出或375 mVp - p的单端输出。

六、应用注意事项

PCB布局

PCB布局对芯片的性能有很大影响。可以参考National网站上关于CLC034的应用笔记AN - 1372 “LMH0034 PCB Layout Techniques”，这些布局技术同样适用于LMH0024。

芯片替换

如果要替换Gennum GS9064，由于LMH0024与它引脚兼容，只需将LMH0024的16号引脚（MUTE）连接到地即可。

电源电流与电缆长度关系

电源电流与正在均衡的电缆长度有关，短电缆时电流最高，随着电缆长度增加，电流会逐渐减小。工程师在设计电源电路时，需要考虑这一特性。

七、总结

LMH0024是一款功能强大、性能稳定的自适应电缆均衡器，具有广泛的应用场景和灵活的设计特性。在实际应用中，工程师需要充分了解其电气特性、工作原理和应用注意事项，合理进行设计和布局，以充分发挥其优势，确保系统的稳定运行。大家在使用这款芯片的过程中，有没有遇到过什么特别的问题呢？欢迎在评论区分享交流。