解析LMH0044：SMPTE 292M/259M自适应电缆均衡器

在电子设计领域，信号传输过程中的损耗和失真一直是工程师们面临的挑战。特别是在高速数据传输中，电缆的长度和特性会对信号质量产生显著影响。TI的LMH0044自适应电缆均衡器为解决这一问题提供了有效的方案。下面，让我们深入了解一下这款产品。

文件下载：LMH0044SQE NOPB.pdf

产品特性

标准兼容性

LMH0044符合SMPTE 292M、SMPTE 344M和SMPTE 259M标准，同时支持270 Mbps的DVB - ASI。这意味着它可以广泛应用于专业视频和广播领域，满足不同标准下的信号处理需求。

数据速率范围

该均衡器的数据速率范围为125 Mbps至1.485 Gbps，能够适应多种不同速率的信号传输。在1.485 Gbps的数据速率下，它可以对长达200米的Belden 1694A电缆进行均衡；在270 Mbps的数据速率下，可均衡长达400米的Belden 1694A电缆。这一特性使得它在长距离信号传输中表现出色。

功能特性

• 手动旁路和输出静音：具备可编程阈值的手动旁路和输出静音功能，方便在不同场景下灵活控制信号处理。
• 输入方式：支持单端或差分输入，适应不同的信号源。
• 输出特性：提供50Ω差分输出，确保信号的稳定传输。
• 电源和功耗：采用单3.3V电源供电，典型功耗仅为208 mW，具有较低的功耗和良好的电源效率。
• 替代方案：可以替代GS1574和GS1574A，为已有设计提供了升级和替代的选择。

产品描述

LMH0044是一款用于均衡通过电缆（或任何具有类似色散损耗特性的介质）传输的数据的单片集成电路。它通过直流恢复功能，能够正确处理病态数据条件（在低数据速率应用中，直流恢复功能可旁路）。该均衡器可以采用单端或差分配置驱动，并且具有独立的载波检测和输出静音引脚。当没有信号时，可将这些引脚连接在一起以静音输出。此外，还提供可编程的静音参考，可在信号劣化的可选级别上静音输出。

应用场景

串行数字接口

适用于SMPTE 292M、SMPTE 344M和SMPTE 259M串行数字接口，为专业视频和广播领域的信号传输提供支持。

数据均衡和接收

可用于串行数字数据的均衡和接收，以及数据恢复均衡，确保信号在传输过程中的质量。

电气特性

绝对最大额定值

参数	数值
电源电压	- 0.5V至3.6V
输入电压（所有输入）	- 0.3V至VCC + 0.3V
存储温度范围	- 65°C至+150°C
结温	+150°C
引脚温度（焊接4秒）	+260°C
封装热阻（16引脚WQFN）	θJA：+43°C/W；θJC：+9°C/W
ESD额定值（HBM）	8kV
ESD额定值（MM）	250V

推荐工作条件

• 电源电压（VCC – VEE）：3.3V ± 5%
• 输入耦合电容：1.0 µF
• AEC电容（连接在AEC+和AEC - 之间）：1.0 µF
• 工作自由空气温度（TA）：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
输入共模电压（VCMIN）	SDI, SDI	-	1.9	-	-	V
输入电压摆幅（VSDI）	在LMH0044输入	-	720	800	950	mVP - P
输出共模电压（VCMOUT）	SDO, SDO	-	VCC – VSDO/2	-	-	V
输出电压摆幅（VSDO）	50Ω负载，差分	-	-	-	750	mVP - P
MUTEREF直流电压（浮动）	-	-	-	1.3	-	V
MUTEREF范围	-	-	-	-	0.7	V
CD输出电压（无载波）	-	-	-	2.6	-	V
CD输出电压（有载波）	-	-	-	0.4	-	V
MUTE输入电压（最小静音输出）	-	-	3.0	-	-	V
MUTE输入电压（最大强制输出激活）	-	-	-	-	0.8	V
电源电流（ICC）	-	-	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
最小输入数据速率（BRMIN）	SDI, SDI	-	125	-	-	Mbps
最大输入数据速率（BRMAX）	-	-	-	-	1485	Mbps
不同电缆长度的抖动	270 Mbps, Belden 1694A, 0.2 UI（有均衡器病态）	-	-	-	400	米
不同电缆长度的抖动	270 Mbps, Belden 8281, 0.2 UI	-	-	-	280	米
不同电缆长度的抖动	1.485 Gbps, Belden 1694A, 0.25 UI	-	-	-	140	米
不同电缆长度的抖动	1.485 Gbps, Belden 8281, 0.25 UI	-	-	-	100	米
不同电缆长度的抖动	1.485 Gbps, Belden 1694A, 0.3 UI	-	-	-	200	米
输出上升时间、下降时间（tr, tf）	20% – 80%	SDO, SDO	100	220	-	ps
上升/下降时间不匹配	-	-	-	2	15	ps
输出过冲（tOS）	-	-	-	1	5	%
输出电阻（ROUT）	单端	-	-	-	50	Ω
输入回波损耗（RLIN）	-	SDI, SDI	15	18 - 20	-	dB
输入电阻（RIN）	单端	-	-	-	1.3	kΩ
输入电容（CIN）	单端	-	-	-	1	pF

引脚描述

引脚编号	名称	描述
1	VEE	负电源（接地）
2	SDI	串行数据真实输入
3	SDI	串行数据互补输入
4	VEE	负电源（接地）
5	AEC+	AEC环路滤波器外部电容（1µF）正连接
6	AEC	AEC环路滤波器外部电容（1µF）负连接
7	BYPASS	高电平时旁路均衡和直流恢复，此模式下无均衡
8	MUTEREF	静音参考，设置CD阈值，确定静音前可均衡的最大电缆长度
9	VEE	负电源（接地）
10	SDO	串行数据互补输出
11	SDO	串行数据真实输出
12	VEE	负电源（接地）
13	VCC	正电源（+3.3V）
14	MUTE	输出静音，低电平使能输出，高电平静音输出，可与CD连接
15	CD	载波检测，无信号时为高电平
16	VCC	正电源（+3.3V）
DAP	VEE	将暴露的DAP连接到负电源

设备操作

模块描述

• 均衡器滤波器模块：是一个多级自适应滤波器，当Bypass为高电平时，该滤波器被禁用。
• 直流恢复/电平控制模块：接收来自均衡器滤波器模块的差分信号，包含自偏置直流恢复电路，可对信号进行全直流恢复。当Bypass为高电平时，此功能被禁用。
• 自动均衡控制（AEC）模块：利用直流恢复/电平控制模块前后的信号生成AEC信号，该信号设置均衡器滤波器的增益和带宽。AEC模块的环路响应由跨接在AEC+和AEC - 引脚的外部1µF电容控制。
• 载波检测/静音模块：生成载波检测信号并控制输出的静音功能，利用(overline{CD})、MUTE信号和Mute Reference ((MUTE _{REF } ))。
• 输出驱动器：产生SDO和(SDO)信号。

静音参考（(MUTE _{REF })）

静音参考设置(overline{CD})的阈值，并确定在自动静音输出之前可均衡的电缆长度。通过施加与要均衡的电缆长度成反比的电压来设置。随着施加的(MUTE {REF })电压增加，在载波检测失效和输出静音之前可均衡的电缆长度减少。为实现最大均衡，(MUTE {REF })可留空。

载波检测（(CD)）和静音

载波检测(overline{CD})指示LMH0044输入处是否存在有效信号。如果使用(MUTE _{REF })，载波检测阈值将相应改变。当LMH0044输入处无信号时，(overline{CD})为高电平；检测到有效输入信号时，(overline{CD})为低电平。MUTE可用于手动静音或启用SDO和(SDO)输出。施加高输入到MUTE将静音LMH0044输出，施加低输入将强制输出激活。(overline{CD})和MUTE可连接在一起，当无输入信号时自动静音输出。

输入接口

LMH0044接受差分或单端输入，输入必须交流耦合，不支持变压器耦合。它能够正确处理标准定义和高定义串行数字视频的均衡器病态信号，分别符合SMPTE RP 178和RP 198标准。

输出接口

SDO和(SDO)输出内部负载为50Ω，产生750 mV({P - P})的差分输出或375 mV({P - P})的单端输出。

应用信息

PCB布局建议

可参考TI网站上的应用笔记AN - 1372 “LMH0034 PCB布局技术”，其中的PCB布局技术同样适用于LMH0044。

替代Gennum GS1574A

LMH0044与Gennum GS1574A引脚兼容，方便进行升级和替代。

电源电流与电缆长度关系

电源电流((I_{CC}))取决于要均衡的电缆长度。短电缆时电流最高，随着电缆长度增加而减小。文档中给出了1.485 Gbps和270 Mbps数据速率下，电源电流与Belden 1694A电缆长度的关系图。

综上所述，LMH0044自适应电缆均衡器以其广泛的兼容性、出色的信号处理能力和灵活的功能特性，为高速数据传输中的信号均衡提供了可靠的解决方案。在实际应用中，工程师们可以根据具体需求合理选择和使用这款产品，以确保信号的高质量传输。你在使用类似产品时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享。