探索PTN3366：低功耗HDMI/DVI电平转换器的卓越性能

在当今电子科技飞速发展的时代，对于高速、低功耗的信号转换设备需求日益增长。NXP推出的PTN3366低功耗HDMI/DVI电平转换器，凭借其出色的性能和丰富的功能，成为众多电子工程师关注的焦点。今天，我们就来深入了解一下这款产品。

文件下载：PTN3366BSMP.pdf

一、产品概述

PTN3366是一款低功耗、高速的电平转换设备。它能够将四路低摆幅交流耦合差分输入信号转换为符合DVI v1.0和HDMI v1.4b标准的开漏电流控制差分输出信号，每通道数据传输速率高达3 Gbit/s，可支持36位深色彩模式、4K×2K视频格式或3D视频数据传输。其输入信号通常来自具有多模式I/O的显示源，支持多种显示标准，如DisplayPort、HDMI和DVI。通过使用PTN3366，芯片组供应商能够在多模式显示源设备上实现可重新配置的I/O，在支持多种显示标准的同时，减少芯片组I/O引脚数量。

二、产品特性与优势

1. 高速TMDS电平转换

• 高带宽传输：每通道高达3 Gbit/s的传输速率（300 MHz TMDS时钟），支持4K×2K 3 Gbit/s和3D视频格式，满足高清视频传输需求。
• 可编程接收均衡：可根据实际应用场景进行调整，优化信号质量。
• 集成50 Ω终端电阻：为自偏置差分输入提供稳定的信号环境。
• 反向电流保护：当设备断电而显示器通电时，可防止电流回流，保护设备安全。
• 禁用功能：可关闭TMDS输入和输出，进入低功耗状态，降低功耗。
• 可选差分输出终端：可根据不同需求选择合适的终端配置。

2. DDC电平转换

• 集成DDC缓冲和电平转换：实现3.3 V源端到5 V宿端以及反之的电平转换。
• 上升时间加速器：在连接器侧DDC端口提供上升时间加速功能，提高信号传输速度。
• 高时钟频率：支持高达400 kHz的I2C总线时钟频率。
• 反向电源保护：当电源关闭或DDC未启用时，防止反向驱动电流，保护设备安全。

3. HPD电平转换

• 非反相电平转换：将HPD信号从宿端的0 V到5 V转换为源端的0 V到3.3 V。
• 集成下拉电阻：在HPD宿端输入集成200 kΩ下拉电阻，确保无显示器插入时输入为低电平。
• 反向电源保护：当电源关闭时，防止反向驱动电流，保护设备安全。

4. 其他特性

• 单一电源供电：采用3.3 V电源供电，功耗低（典型值72 mW）。
• ESD防护：具有8 kV HBM和1 kV CDM的静电放电抗扰能力，提高设备的可靠性。
• 节能模式：支持多种节能模式，降低功耗。
• 透明操作：无需重新定时或软件配置，使用方便。
• 小型封装：采用32引脚HVQFN32封装，节省空间。

三、应用领域

PTN3366广泛应用于PC主板/显卡、扩展坞等设备中，为这些设备提供高质量的HDMI/DVI信号转换解决方案。

四、订购信息

1. 型号信息

型号	顶面标记	封装	描述
PTN3366BS	P3366	HVQFN32	塑料热增强超薄四方扁平无引脚封装，32引脚，尺寸5×5×0.85 mm

2. 订购选项

型号	可订购部件号	封装	包装方式	最小订购数量	温度范围
PTN3366BS	PTN3366BSMP	HVQFN32	13英寸卷盘，Q2/T3标准标记SMD干燥包装	6000	-40°C至+105°C

五、功能描述

1. 电平转换功能

PTN3366将四路低摆幅交流耦合差分输入信号转换为符合DVI和HDMI标准的开漏电流控制差分输出信号，每通道数据传输速率高达3 Gbit/s，支持36位深色彩、3 Gbit/s和3D模式。集成的50 Ω终端电阻为交流耦合差分输入信号提供稳定的信号环境。通过使能信号OE_N可关闭TMDS输入和输出，将功耗降至极低水平。TMDS输出具有反向电源保护功能，可防止在PTN3366未供电时，来自已供电宿端的电流流入。

2. DDC通道功能

DDC通道提供有源电平转换和缓冲功能，支持3.3 V源端和5 V宿端的终端配置。宿端DDC端口配备上升时间加速器，可驱动长电缆或高总线电容，满足HDMI DDC规范要求。PTN3366的宿端I/O具有反向电源保护功能，可防止在电源关闭或DDC未启用时，DDC时钟和数据线的反向驱动电流。通过使能信号DCC_EN可启用DDC电平转换模块。

3. HPD信号处理

PTN3366将热插拔检测（HPD）信号从宿端的0 V到5 V转换为源端的0 V到3.3 V。HPD通道作为电平转换缓冲器，将来自显示宿端设备的HPD逻辑信号传递到显示源端设备。HPD_SINK电平用于控制PTN3366的电源状态，当HPD_SINK为低电平时，PTN3366进入待机模式；当HPD_SINK变为高电平时，PTN3366可正常工作，其行为由其他控制引脚（OE_N、DDC_EN）进一步控制。HPD_SOURCE输出始终跟随HPD_SINK输入，不受电源模式影响。

4. 使能和禁用功能

PTN3366提供Output Enable（OE_N）和DDC Enable（DDC_EN）输入，用于启用或禁用不同功能。当PTN3366被禁用（OEN = HIGH且DDC_EN = LOW）时，设备进入超低功耗模式，功耗极低；否则，PTN3366处于活动模式，功耗取决于HPD_SINK信号电平。OE_N控制TMDS通道，DDC_EN仅控制DDC通道，HPD_SINK不受这两个控制输入的影响。

5. 模拟电流参考

REXT引脚是一个模拟电流检测端口，用于为差分输出OUT_Dx提供精确的电流参考。为了获得最佳的输出电压摆幅精度，建议在该引脚与GND之间连接一个12.4 kΩ（1%容差）的电阻。如果不使用外部12.4 kΩ±1%电阻，该引脚可直接连接到GND或VDD（0 Ω），但会降低输出电压摆幅、差分输出电压摆幅以及上升和下降时间精度等参数在电压和温度范围内的准确性。

6. 均衡器

PTN3366支持基于二进制输入引脚EQ0和EQ1的四种电平均衡设置，可根据实际应用需求选择合适的均衡设置，优化信号质量。

7. 反向驱动电流保护

PTN3366在所有宿端TMDS输出、宿端DDC I/O和HPD_SINK输入上都设计了反向驱动保护功能。当显示器连接并通电，但PTN3366未供电时，PTN3366仅吸收可忽略不计的泄漏电流，并阻止显示器（宿端）终端网络驱动PTN3366的电源或不活动的DVI或HDMI源的电源，或反向流入VDD电源轨。

8. 静噪功能

PTN3366仅在输入信号电平高于特定最小阈值（根据VRX_DIFFp-p）时工作。如果输入信号低于该最小阈值，输出将被静噪。

9. 有源DDC缓冲器与上升时间加速器

PTN3366的DDC通道除了提供3.3 V到5 V的电平转换外，还包括有源缓冲和上升时间加速功能，确保可靠的DDC应用。在电平转换过程中，它保留了I2C总线系统的所有操作模式和功能，通过为数据（SDA）和时钟（SCL）线提供双向缓冲以及在宿端端口（SCL_SINK和SDA_SINK）提供上升时间加速器，使总线能够驱动高达1400 pF的负载和源端端口（SCL_SOURCE和SCA_SOURCE）的400 pF负载。使用PTN3366进行DVI或HDMI电平转换，可使系统设计人员隔离总线电容，满足或超过HDMI DDC规范要求。当PTN3366未供电或DDC_EN为低电平时，SDA和SCL引脚处于高阻抗状态。

10. 电源管理

PTN3366采用创新的电源管理方案，在活动和待机模式下都能实现极低的功耗。根据OE_N、DDC_EN、HPD_SNK的状态，PTN3366智能优化功耗并禁用输出（OUT_Dx）。

六、电气特性

1. 极限值

符号	参数	条件	最小值	最大值	单位
VDD	电源电压		-0.3	+4.6	V
VI	输入电压	3.3 V CMOS输入	-0.3	VDD + 0.5	V
	5.0 V CMOS输入	-0.3	6.0	V
Tstg	储存温度		-65	+150	°C
VESD	静电放电电压	HBM	-	8000	V
	CDM	-	1000	V

2. 推荐工作条件

符号	参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
VDD	电源电压		3.0	3.3	3.6	V
VI	输入电压	3.3 V CMOS输入	0	-	3.6	V
	5.0 V CMOS输入	0	-	5.5	V
VI(AV)	平均输入电压	IN_Dn+、IN_Dn - 输入	-	0	-	V
Rref(ext)	外部参考电阻	连接在REXT引脚（引脚4）和GND之间	-	12.4 ± 1%	-	kΩ
Tamb	环境温度（自由空气）		-40	-	+105	°C

3. 电流消耗

符号	参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
IDD	电源电流	OE_N = LOW；活动模式	-	22	-	mA
	OE_N = LOW；HPD_SINK = LOW；待机模式	-	25	-	μA
	OE_N = HIGH，HPD_SINK = 任意，DDC_EN = LOW；超低功耗模式	-	-	10	μA

4. 差分输入特性

符号	参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
UI	单位间隔	3.0 Gbit/s标称值	-	-	333	ps
		250 Mbit/s标称值	-	-	4000	ps
VRX_DIFFp-p	差分输入峰峰值电压		0.15	-	1.2	V
tRX_EYE	接收器眼图时间	IN_Dx输入对的最小眼宽	0.8	-	-	UI
Vi(cm)M(AC)	峰值共模输入电压（AC）	包括所有高于30 kHz的频率	-	-	100	mV
Zi	输入阻抗	直流输入阻抗	40	50	60	Ω
VRX(bias)	偏置接收器电压		1.0	1.8	1.95	V
ZI(se)	单端输入阻抗	输入处于高阻抗状态	100	-	-	kΩ
RL in	输入回波损耗	差分输入；活动模式
	f = 100 MHz	-	-20	-	dB
	f = 1.5 GHz	-	-16	-	dB
	f = 3.0 GHz	-	-11	-	dB

5. 差分输出特性

符号	参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
VOH(se)	单端高电平输出电压		VTT - 0.01	VTT	VTT + 0.01	V
VOL(se)	单端低电平输出电压		VTT - 0.60	VTT - 0.50	VTT - 0.40	V
AVO(se)	单端输出电压变化	逻辑1和逻辑0状态分别应用于差分输入IN_Dx；Rref(ext)连接	340	500	600	mV
loz	关态输出电流	单端			10	μA
tr	上升时间	20%到80%	75	-	150	ps
t	下降时间	80%到20%	75	-	150	ps
tsk	偏斜时间	对内	-	15	-	ps
	对间	-	-	250	ps
tjit(add)	附加抖动时间	3.4 Gbit/s TMDS信号的抖动贡献；PRBS7模式；EQ0 = LOW；EQ1 = LOW	6	-	13	ps

6. HPD_SINK输入、HPD_SOURCE输出特性

符号	参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
VIH	高电平输入电压	HPD_SINK	2.0	5.0	5.3	V
VIL	低电平输入电压	HPD_SINK	0	-	0.8	V
ILI	输入泄漏电流	HPD_SINK	-	-	40	μA
VOH	高电平输出电压	HPD_SOURCE	2.5	-	VDD	V
VOL	低电平输出电压	HPD_SOURCE	0	-	0.2	V
tPD	传播延迟	从HPD_SINK到HPD_SOURCE；50%到50%	-	-	200	ns
t	过渡时间	HPD_SOURCE上升/下降；10%到90%	1	-	20	ns
Rpd	下拉电阻	HPD_SINK输入下拉电阻	150	210	270	kΩ

7. OE_N、DDC_EN、EQ0、EQ1输入特性

符号	参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
VIH	高电平输入电压		2.0	-	-	V
VIL	低电平输入电压		-	-	0.8	V
ILI	输入泄漏电流	OE_N引脚	-	-	10	μA

8. DDC特性

符号	参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
输入和输出SCL_SOURCE和SDA_SOURCE，VCC1 = 2.8 V到3.6 V
VIH	高电平输入电压		0.7 × VCC1	-	3.6	V
VIL	低电平输入电压