以TFP401A為核心的DVI接口應用系統

　　2.3 TFP401A芯片的供電與退耦

　　基于TFP401A的系統主要分成模擬比較器、鎖相環(huán)回路(PLL)、數字電路和輸出信號驅動(dòng)器四部分電路。其中PLL環(huán)路內部的VCO(壓控振蕩器)對電源的波動(dòng)最為敏感，又因它要為電路提供基準時(shí)鐘，所以PLL對供電要求最高；其次是模擬比較器；數字電路對供電要求相對較低，但是耗電最大。在TI公司提供的TFP401A應用指南中，電源采用統一供電，4路電源采用4個(gè)電感進(jìn)行隔離，但這會(huì )使電路的體積和重量變大，而且電感的存在也會(huì )對模擬電路造成干擾。因此，在不需要嚴格控制成本的情況下，推薦采用如圖4所示的供電方法，即用2塊TPS7333Q分別為模擬和數字電路供電。TPS7333Q為低壓差線(xiàn)性穩壓電路，具有較高的電源噪聲抑制能力，可為芯片提供3.3 V供電電壓。AVDD、PVDD分別為模擬回路的比較器電源和PLL電源；OVDD、DVDD分別為數字回路的輸出驅動(dòng)電源和數字供電電源。通過(guò)對模擬和數字分開(kāi)供電，并對供電要求較高的電路再串一級較小的電感來(lái)進(jìn)一步平滑電源波紋，可大大降低電路體積并提高供電質(zhì)量。

　　2.4 TFP401A的散熱與敷銅

　　PowerPADTM封裝技術(shù)使得TFP401A具有很高的工作熱穩定性。該芯片底部有一個(gè)大約25 mm散熱焊盤(pán)，推薦在芯片焊接時(shí)將其與PCB板的信號地相連，這可提供更好的EMI性能，改善的線(xiàn)涌浪電流對電源噪聲的抑制能力會(huì )更強。具體操作時(shí)，可在芯片散熱焊盤(pán)的位置放置一直徑100 mm左右的通孔焊盤(pán)，并在其內部填滿(mǎn)焊錫并與底層的地線(xiàn)敷銅相連，以便將芯片發(fā)出的熱量通過(guò)通孔內填充的焊錫傳遞到背面并輻射出去。

　　由于TFP401A通常工作于高頻數字模擬混合信號環(huán)境，故推薦在PCB板頂層和底層全部敷銅。大面積的地線(xiàn)敷銅一方面能為芯片提供相對安靜工作環(huán)境，另一方面也有利于芯片的散熱。雖然TFP401A在芯片上提供了模擬、數字等4類(lèi)電源引腳和地線(xiàn)引腳，但其實(shí)很難將4條地線(xiàn)分開(kāi)走線(xiàn)并一點(diǎn)接地。一般是將所有的接地引腳與地線(xiàn)敷銅相連，并利用過(guò)孔引開(kāi)地線(xiàn)敷銅上的電流走向，使得4類(lèi)地線(xiàn)的地電流絕大部分沿不同的路徑流動(dòng)，最后匯合到一處即可。

　　2.5 信號走線(xiàn)與阻抗匹配

　　在DVI鏈路結構中，在XGA 60Hz場(chǎng)頻下，其鏈路時(shí)鐘可達到650 MHz，而芯片內部的采樣時(shí)鐘將達到615 GHz。在如此高的工作頻率下，芯片對電路布線(xiàn)的方式以及焊盤(pán)尺寸都會(huì )變得很敏感。粗略估計，高頻電路中1 mm的導線(xiàn)上大約有l nH 的電感量，這樣，在650 MHz的鏈路頻率上，一段10 mm的導線(xiàn)將會(huì )產(chǎn)生40Ω的阻抗，所以，芯片的信號輸入引腳要盡量靠近DVI接口插座。不同信號通道的信號線(xiàn)應避免平行走線(xiàn)，且信號線(xiàn)之間應盡量有一條地線(xiàn)來(lái)進(jìn)行隔離，以盡最大可能避免高頻信號之間的交叉串擾。

　　在芯片的信號輸出端，時(shí)鐘輸出腳(ODCK)上最高能輸出86 MHz的方波信號，像素數據輸出引腳經(jīng)常工作在高于25 MHz的工作頻率上。如果像素數據到顯示控制電路的引線(xiàn)較長(cháng)，就要考慮輸出信號的阻抗匹配問(wèn)題。由于信號的反射、過(guò)沖、下沖加上周?chē)h(huán)境的影響，若不進(jìn)行匹配，就很容易使顯示數據接收端的控制電路出現邏輯混亂。所以在實(shí)際應用中，要盡量在靠近TFP401A每一個(gè)信號輸出端的地方串入匹配電阻，以抑制信號的二次反射。阻值一般可在33～100Ω之間選取，筆者設計時(shí)選用了33Ω的匹配電阻，對應的信號連線(xiàn)寬度為20 mil。

　　3 VESA標準簡(jiǎn)析

　　目前市場(chǎng)上的雙顯示接口顯卡通常是將15針VGA接口作為系統的主顯示接口，而把DVI接口作為輔助顯示接口。在DVI接口未連接顯示器的情況下，輔助通道的顯示信號是關(guān)閉的。為正確啟動(dòng)和使用DVI接口信號，通常需要掌握幾個(gè)重要的VESA顯示標準。

　　3.1 DDC接口設計

　　DDC (DisplayDataChannel)即顯示數據通道。在DVI協(xié)議中使用的是DDC2B，這是一套建立在I2C總線(xiàn)協(xié)議上的通訊標準，主機(Host)和顯示設備之間通過(guò)DDC通道來(lái)查詢(xún)和傳遞EDID數據，以實(shí)現顯示設備的正確使用和即插即用。目前主要的DDC標準有以下幾種：

　　DDC1：最初的DDC標準，是由顯示器向主機連續傳送EDID信息的單向數據通道。
　　DDC2：可以使主機讀取顯示器擴展顯示信息EDID的雙向數據交換通道。
　　DDC2B：允許主機和顯示器進(jìn)行雙向代碼交換，主機可向顯示器發(fā)送顯示控制命令。
　　DDC2B+：允許主機對顯示器進(jìn)行控制的雙向傳輸數據通道，該標準的通信帶寬更寬，甚至可以連接游戲桿和鼠標等其它外設。

　　實(shí)現DDC接口的核心電路為串行I2C總線(xiàn)的EEPROM電路。電路設計的關(guān)鍵是滿(mǎn)足I2C總線(xiàn)標準的要求，設計時(shí)為了保證電路安全，需串接50～100Ω的限流電阻。