HDMI4K视频采集卡芯片方案设计有哪些重大问题

大部分人都误以为高速信号指的就是周期频率很高的信号，实际上高速信号与低速信号的区分，不仅仅取决于信号频率，还取决于信号传输路径的长度。对于数字电路来说，当信号的上升时间小于固定倍数的导线延时，该信号就是高速信号，HDMI 4K视频采集卡芯片方案‍进行高速电路设计时必须要考虑信号完整性（SI）问题。

1、信号完整性

所谓信号完整性就是指信号在信号线上的质量。广义上的信号完整性指的是在高速电路中由互连线带来的所有问题，它研究的主要是信号线与电流信号、电压信号相互作用时，其电气特性参数对产品性能产生的影响。

信号完整性问题通常都不是由某个单一因素导致的，而是由设计中多种因素共同引起的。信号完整性需要解决的主要是反射、串扰、过冲和下冲、振铃、地弹、同步开关噪声、电源分配、时序问题和EMI等问题。所谓反射指的是当信号沿着传输线前行时，遇到阻抗不连续时，部分或全部能量被反射回来的现象。反射是传输线的基本效应，通常情况下，反射是由于阻抗的不连续引起的。

2、串扰

所谓串扰指的是当信号在传输线上传播时，因电磁耦合对与它相邻的信号线产生的不期望的电压噪声干扰。串扰是由信号线之间的容性耦合和感性耦合产生的，容性耦合引发耦合电流，而感性耦合引发耦合电压。串扰噪声从干扰对象上通过交叉耦合的方式传给被干扰对象，表现为当一根信号线上有信号通过时，在PCB上与之相邻的信号线上就会感应出相关的信号。

当信号的边沿速率低于设定时，串扰问题就不可避免，甚至会引起高频谐振。过冲和下冲指的是接收信号的一个峰值或谷值超过设定电压的现象。对于上升沿，过冲指的是一个峰值超过设定电压的现象;而对于下降沿，下冲指的是一个谷值超过设定电压的现象，造成过冲和下冲的主要原因是走线过长或者信号变化太快。

HDMI 4K视频采集卡芯片方案‍中振铃表现为信号的反复振荡，也称为振荡。振荡是电路中由于反射而产生的多余的能量无法被吸收的结果，因此，可以通过适当的端接来抑制振荡。对于高速器件来说，大量数据信号同时快速翻转，将会导致通过地回路的电流产生较大的变化，当回流路径上存在电感时，就会在回流的过程中产生压降。

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审核编辑：符乾江