一、前言
HDMI，即高清多媒體接口，是一種全數(shù)字化視頻和聲音發(fā)送接口，支持同時(shí)發(fā)送音頻和視頻信號，具有非常廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在的多媒體顯示器，包括電視，機(jī)頂盒，筆記本以及投影儀等都有HDMI接口。
HDMI采用的是差分傳動(dòng)技術(shù)TMDS，由三組TMDS通道和一組TMDS clock通道組成，傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)值（"0"或者"1"）由兩腳間電壓正負(fù)極性和大小決定，如下圖所示：
由于存在高頻時(shí)鐘信號，HDMI的輻射問題經(jīng)常讓人頭禿。下面讓小編通過一個(gè)案例分享如何有效解決HDMI時(shí)鐘輻射問題。
二、案例背景
收到一個(gè)客戶整改需求，產(chǎn)品是一個(gè)HDMI接口的LCD顯示屏，主控板和顯示屏驅(qū)動(dòng)電路是分開設(shè)計(jì)的，由主控芯片輸出HDMI信號，在端口處串聯(lián)小電容輸出，再通過接口連接到顯示屏主板。實(shí)驗(yàn)室測試時(shí)出現(xiàn)頻點(diǎn)742.5MHz超了7dB，電路簡要架構(gòu)如下：
三、整改過程與分析
超標(biāo)的頻點(diǎn)742.5MHz剛好是148.5MHz頻點(diǎn)的5倍頻，通過頻譜儀的近場掃描也可以發(fā)現(xiàn)，在接口以及顯示屏這邊的HDMI信號走線處，有明顯的148.5MHz頻點(diǎn)及其倍頻的時(shí)鐘單支。
整改前測試數(shù)據(jù)如下：
通過實(shí)驗(yàn)室復(fù)測，可以測到接近148.5MHz、594MHz以及742.5MHz頻率點(diǎn)，其中742.5MHz頻點(diǎn)超了1.65個(gè)dB，考慮到試驗(yàn)場地以及客戶已經(jīng)做過整改，數(shù)據(jù)會(huì)存在一些差異。
整改措施1：時(shí)鐘展頻
對于高頻時(shí)鐘輻射問題，考慮時(shí)鐘展頻處理是最有效便捷的方式，可以實(shí)現(xiàn)直接在時(shí)鐘源頭處降低噪聲強(qiáng)度。目前常見的展頻方式可分為軟件展頻和硬件展頻，軟件展頻需要看芯片是否支持，硬件展頻是通過對芯片主時(shí)鐘進(jìn)行展頻處理后傳輸給芯片，之后芯片輸出的時(shí)鐘信號都為展頻后時(shí)鐘。
對主IC進(jìn)行展頻處理，時(shí)鐘頻率25MHz，展頻寬度±0.25%，如下圖：
展頻處理后測試數(shù)據(jù)如下：
通過對主IC進(jìn)行展頻之后，頻點(diǎn)724.5MHz已經(jīng)有4.48個(gè)余量，前后改善了6個(gè)dB左右。
整改措施2：小電容濾波
常用的EMC措施有屏蔽、接地和濾波，通過頻譜大致鎖定輻射較強(qiáng)的位置為信號線，所以考慮在信號線上進(jìn)行濾波處理。選取小電容濾波需要考慮電容的不同頻率特性，下面是村田官網(wǎng)5pF和10pF小電容的插損曲線：
由于空間有限，沒辦法對單根信號線單獨(dú)濾波，所以在HDMI信號線對之間各加一個(gè)小電容進(jìn)行差模濾波，這里加的是10pF電容，措施和實(shí)測數(shù)據(jù)如下：
可以看到，742.5MHz頻點(diǎn)基本沒有了，說明在差分對之間增加小電容濾波確實(shí)有效。
四、總結(jié)
針對HDMI時(shí)鐘輻射問題，好的layout是關(guān)鍵，后期整改主要起到查漏補(bǔ)缺的效果。本次案例中用到的整改方案為時(shí)鐘展頻加小電容濾波，僅供參考。不同產(chǎn)品必然需要根據(jù)實(shí)際進(jìn)行分析處理，針對時(shí)鐘問題可供參考的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下。
高頻時(shí)鐘及其倍頻容易出現(xiàn)以下幾個(gè)問題：
①通過信號本身PCB走線或信號環(huán)路形成對外輻射的天線；
②串?dāng)_到靠近時(shí)鐘線的走線；
③耦合到排線，排線又是時(shí)鐘輻射的良好天線；
④時(shí)鐘信號在芯片內(nèi)部串?dāng)_到其他引腳，導(dǎo)致芯片IO引腳都帶有高頻信號噪聲，無法鎖定主要輻射路徑。
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