以TFP401A為核心的DVI接口應用系統(tǒng)

　　2.3 TFP401A芯片的供電與退耦

　　基于TFP401A的系統(tǒng)主要分成模擬比較器、鎖相環(huán)回路(PLL)、數(shù)字電路和輸出信號驅(qū)動器四部分電路。其中PLL環(huán)路內(nèi)部的VCO(壓控振蕩器)對電源的波動最為敏感，又因它要為電路提供基準時鐘，所以PLL對供電要求最高；其次是模擬比較器；數(shù)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(tǒng)一供電，4路電源采用4個電感進行隔離，但這會使電路的體積和重量變大，而且電感的存在也會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(shù)字電路供電。TPS7333Q為低壓差線性穩(wěn)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(shù)字回路的輸出驅(qū)動電源和數(shù)字供電電源。通過對模擬和數(shù)字分開供電，并對供電要求較高的電路再串一級較小的電感來進一步平滑電源波紋，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(wěn)定性。該芯片底部有一個大約25 mm散熱焊盤，推薦在芯片焊接時將其與PCB板的信號地相連，這可提供更好的EMI性能，改善的線涌浪電流對電源噪聲的抑制能力會更強。具體操作時，可在芯片散熱焊盤的位置放置一直徑100 mm左右的通孔焊盤，并在其內(nèi)部填滿焊錫并與底層的地線敷銅相連，以便將芯片發(fā)出的熱量通過通孔內(nèi)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(shù)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(shù)字等4類電源引腳和地線引腳，但其實很難將4條地線分開走線并一點接地。一般是將所有的接地引腳與地線敷銅相連，并利用過孔引開地線敷銅上的電流走向，使得4類地線的地電流絕大部分沿不同的路徑流動，最后匯合到一處即可。

　　2.5 信號走線與阻抗匹配

　　在DVI鏈路結(jié)構(gòu)中，在XGA 60Hz場頻下，其鏈路時鐘可達到650 MHz，而芯片內(nèi)部的采樣時鐘將達到615 GHz。在如此高的工作頻率下，芯片對電路布線的方式以及焊盤尺寸都會變得很敏感。粗略估計，高頻電路中1 mm的導線上大約有l(wèi) nH 的電感量，這樣，在650 MHz的鏈路頻率上，一段10 mm的導線將會產(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應避免平行走線，且信號線之間應盡量有一條地線來進行隔離，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，時鐘輸出腳(ODCK)上最高能輸出86 MHz的方波信號，像素數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)到顯示控制電路的引線較長，就要考慮輸出信號的阻抗匹配問題。由于信號的反射、過沖、下沖加上周圍環(huán)境的影響，若不進行匹配，就很容易使顯示數(shù)據(jù)接收端的控制電路出現(xiàn)邏輯混亂。所以在實際應用中，要盡量在靠近TFP401A每一個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，筆者設計時選用了33Ω的匹配電阻，對應的信號連線寬度為20 mil。

　　3 VESA標準簡析

　　目前市場上的雙顯示接口顯卡通常是將15針VGA接口作為系統(tǒng)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閉的。為正確啟動和使用DVI接口信號，通常需要掌握幾個重要的VESA顯示標準。

　　3.1 DDC接口設計

　　DDC (DisplayDataChannel)即顯示數(shù)據(jù)通道。在DVI協(xié)議中使用的是DDC2B，這是一套建立在I2C總線協(xié)議上的通訊標準，主機(Host)和顯示設備之間通過DDC通道來查詢和傳遞EDID數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)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(xù)傳送EDID信息的單向數(shù)據(jù)通道。
　　DDC2：可以使主機讀取顯示器擴展顯示信息EDID的雙向數(shù)據(jù)交換通道。
　　DDC2B：允許主機和顯示器進行雙向代碼交換，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行控制的雙向傳輸數(shù)據(jù)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。

　　實現(xiàn)DDC接口的核心電路為串行I2C總線的EEPROM電路。電路設計的關鍵是滿足I2C總線標準的要求，設計時為了保證電路安全，需串接50～100Ω的限流電阻。