H700單板HDMI眼圖失敗及解決案例

1、H700電壓噪聲案例.秘密 機密 絕密H700單板HDMI眼圖失敗及解決案例.（僅供內部使用）版 本 號：V0.1保 密 等 級：秘密 機密 絕密編 制：審 核：修訂記錄日期版本號描述作者2012-03-160.1初稿完成錢委目錄1案例描述22案例分析33解決過程94解決結果105總結10 關鍵詞：HDMI眼圖、過沖、HDMI參考電壓摘 要：H700的HDMI眼圖測試失敗，從波形來看HDMI的信號頂上模板 眼圖失真很嚴重，由于HDMI是高速敏感信號 對信號質量要求很苛刻,所以眼圖不過關嚴重影響到高清視頻信號的信號質量.本案例描述了整個問題的解決過程。避免后續(xù)設計遇到同樣問題.1 案例描述測試環(huán)

2、境和結果Device Details HDMI Device Clock Frequency(Mhz) 148.500 Resolution 1920x1080p 8 bit Refresh Rate 60Hz   Index     Test Name     Lanes     Spec Range     Meas Value     Result     1     7-9 : Source Clock Jitter  

3、60; CK     Clock Jitter < 0.25*Tbit;     0.109*Tbit     Pass     2     7-10 :Source Eye Diagram     CK - D2     Data Jitter < 0.3*Tbit;     0.21*Tbit     Fail     3     7-4 : Source Ri

4、se Time     CK     75.00ps < TRISE;     354.42ps     Pass     4     7-4 : Source Rise Time     D2     75.00ps < TRISE;     384.21ps     Pass     5     7-4 : Source Fall Time

5、    CK     75.00ps < TFALL;     350.30ps     Pass     6     7-4 : Source Fall Time     D2     75.00ps < TFALL;     362.98ps     Pass     7     7-8 : Max Duty Cycle  

6、60; CK    Max Duty Cycle < 60.0%;     50.79%     Pass     8     7-8 : Min Duty Cycle     CK    40.0% < Min Duty Cycle;     49.3%     Pass   HDMI信號為分辨率為1080P 像素時鐘148.5MHZ的高速信號,從測試結果可以看出D2的Data Jitter超

7、標,從眼圖可以看出數(shù)據(jù)信號頂上模板.示波器單獨測量信號發(fā)現(xiàn)HDMI的輸出時鐘過沖超標,DM8168的芯片資料要求HDMI的時鐘和數(shù)據(jù)Supply電壓標準為1V,最大為1.05V.實際測量電壓為2.2V嚴重超出電壓范圍,所以才造成眼圖頂上模板進而造成眼圖測試失敗.2 案例分析為什么HDMI的時鐘和信號電壓會超標呢?參考DM8168的芯片資料,HDMI時鐘和信號的驅動能力是可以通過HDMI_EXTSWING管腳的下拉電阻來控制的,芯片資料要求下拉電阻為6981%精密電阻,我們已經(jīng)嚴格按照芯片資料來做了,為什么還會出現(xiàn)電壓超標的情況呢?莫非芯片資料錯了? 我們嘗試將驅動電阻698阻值增大到5.6K,

8、降低管腳的驅動能力.測試眼圖發(fā)現(xiàn)HDMI的眼圖雖然仍然Fail但是已經(jīng)不頂著上模板了,右側可以證明通過調節(jié)HDMI_EXTSWING下拉電阻是可以調節(jié)HDMI的信號驅動能力的. 同時和芯片廠家反應,TI重新更新了芯片資料和Demo板.新手冊中HDMI_EXTSWING的下拉電阻改為5.9K 1%精密電阻.我們將驅動改為5.9K后測試眼圖發(fā)現(xiàn)眼圖仍然是Fail的,測試波形如下:從測試結果來看很明顯眼圖壓內部模板而且jitter也很大,嘗試著在此調節(jié)電阻發(fā)現(xiàn)調節(jié)電阻在4.64K的時候,眼圖上下模板均頂?shù)搅?測試波形如下圖:從測試結果來看 很明顯通過調節(jié)驅動電阻不能夠解決眼圖失敗的問題,現(xiàn)在的眼圖失

9、敗的根本原因是信號質量太差 抖動嚴重造成的眼圖失敗.所以現(xiàn)在要重新?lián)Q個方向來解決問題了,是什么原因影響信號質量呢?除了驅動能力之外還有什么會影響HDMI的信號質量?H700的HDMI是由DM8168直接輸出的過程中只經(jīng)過共模扼流圈和防護器件,所以可調的只有DM8168本身的驅動電阻,外界有什么因素會影響呢? H600和H700硬件設計基本相同,從H600測試結果發(fā)現(xiàn)H600的HDMI眼圖測試是PASS的.H600測試結果波形如下: H600和H700的區(qū)別:一,HDMI走線較短;二,H600的輸出接口是HDMI接口,而H700是DVI接口,輸出接口通過DVI轉HDMI的轉接頭轉接的.目前造成眼

10、圖失敗原因懷疑有兩點一,H700的走線太長;二,DVI轉接頭轉接所造成的信號質量惡化 驗證第一個問題,因為Demo板的HDMI走線比H700和H600的走線更長,所以測量Demo板的HDMI眼圖,測試結果如下圖:從測試結果可以看出,Demo板的眼圖有稍微的擦模板,但是效果比H700的眼圖好的太多,由此可以得出結論HDMI的走線長度對信號有影響,但是這中影響并不是造成眼圖失敗的最大原因.驗證第二個問題,因為Demo板的HDMI輸出接口也是HDMI接口,所以我們將H700測試所用的轉接頭接在Demo板上,觀察測試波形.測試結果如下圖:很明顯H700的DVI轉HDMI的轉接頭很有問題,也可能是造成H

11、700眼圖失敗的最大原因 .為了驗證是否是DVI轉接頭的影響,我們將H700的HDMI信號飛線引出接在HDMI接口上,再來測試H700的HDMI眼圖,測試結果如下圖:本來以為DVI轉接頭就是根本原因了,但是事與愿違,沒想到H700的HDMI沿途仍然測試失敗.到底還有什么影響到HDMI呢?從上面試驗可以肯定的是DVI轉接頭可定會對信號有影響,那么還有什么影響這HDMI信號呢?仔細閱讀DM8168的手冊,同時對比Demo板和H600的原理圖和PCB圖.我們發(fā)現(xiàn)有一個細節(jié)我們忽略掉了, 我們HDMI走線走的是內層,所以從DM8168經(jīng)過共模扼流圈再到DVI輸出接口,我們總共打了3個過孔，而芯片手冊上

12、面有明確說明HDMI的信號線過孔(Vias)的數(shù)量最大只能打2個過孔! 參考H600和DEMO發(fā)現(xiàn),H600只打了一個過孔,而Demo沒有打過孔。所以很大可能是過孔太多影響信號質量。改板VER.B版本,HDMI信號走板底.無過空,測量結果如下圖:測試結果有輕微的碰模板,因為我們用的DVI轉HDMI的轉接頭是正耀廠商,正耀是不合格產(chǎn)品.采用正規(guī)的ATI廠家轉接頭,測試結果如下圖:HDMI測試結果PASS.  Index     Test Name     Lanes     Spec Range     M

13、eas Value     Result     1    7-9 : Source Clock Jitter     CK     Clock Jitter < 0.25*Tbit;     0.086*Tbit     Pass     2    7-10 : Source Eye Diagram    CK - D0     Data Jitter < 0.3

14、*Tbit;     0.13*Tbit     Pass     3    7-10 : Source Eye Diagram    CK - D1     Data Jitter < 0.3*Tbit;     0.1*Tbit     Pass     4    7-10 : Source Eye Diagram    CK - D2     D

15、ata Jitter < 0.3*Tbit;     0.13*Tbit     Pass     5    7-6 :Source Inter-Pair Skew    D0 - D2     Skew < 0.2*TPixel;     0.004*TPixel     Pass     6    7-6 :Source Inter-Pair Skew    D

16、1 - D2     Skew < 0.2*TPixel;     0.005*TPixel     Pass     7    7-6 : Source Inter-Pair Skew    D0 - D1     Skew < 0.2*TPixel;     0.008*TPixel     Pass     8    7-4 : Source Rise Tim

17、e     CK     75.00ps < TRISE;     372.97ps     Pass     9    7-4 : Source Rise Time     D0     75.00ps < TRISE;     354.43ps     Pass     10    7-4 : Source Fall Time  

18、  CK     75.00ps < TFALL;     369.37ps     Pass     11     7-4 : Source Fall Time     D0     75.00ps < TFALL;     344.84ps     Pass     12     7-4 : Source Rise Time    

19、 D1     75.00ps < TRISE;     362.13ps     Pass     13     7-4 : Source Fall Time     D1     75.00ps < TFALL;     360.12ps     Pass     14     7-4 : Source Rise Time     D2 &#

20、160;   75.00ps < TRISE;     382.45ps     Pass     15     7-4 : Source Fall Time     D2     75.00ps < TFALL;     346.64ps     Pass     16     7-8 : Max Duty Cycle     CK    Max Duty Cycle < 60.0%;     51.08%     Pass     17     7-8 : Min Duty Cycle     CK    40.0% < Min Duty Cycle;     49.6%     Pass