HDMI 1.3 规范不仅使 HDMI 带宽增加一倍以上，还新增了对深色技术、更宽的色彩空间、新型数字音频格式、自动音频/视频同步功能（“唇型同步”）的支持以及为个人拍照和摄影设备提供了可选的更小型接口。更新反应了 HDMI 创立公司确保 HDMI 赶在消费者需要之前不断发展变化的决心。

　　为保护HDMI的高速TMDS线路，良好的ESD保护设计避不可少。由于HDMI 1.3的速度快，而且越来越多的设备采用多个HDMI接口，所以对ESD保护方案提出了一些新要求。，低电容ESD保护对于高速条件下保持数据的完整性非常关键。其次，多个HDMI端口限制了器件和布线的空间选择，同时还要考虑它们相互间的影响，这要求保护器件的封装尺寸要小。，价格也是一个重要的考虑因素。

　　为满足既能有效进行ESD保护，又不影响高速信号传输的要求，泰科电子旗下的瑞侃电路保护部门推出了PESD器件。该器件的电容极低、漏电流极小、ESD防护快速有效，而且价格低于低电容硅器件。因此，在高速数据传输条件下，PESD器件拥有更佳的保护应用特性，已成功应用于HDMI 1.3和USB2.0等多种高速接口电路。

　　为了实现良好的ESD保护，ESD抑制器布局布线也非常有讲究。简单地讲，应把ESD抑制器直接放置在连接器的后面。ESD抑制器应该是个遭遇ESD瞬变的板级元件。然后，在实际可行的情况下，任何需要保护的芯片均应尽可能地远离ESD抑制器，以减轻IC所承受的ESD应力。

　　PESD器件安装位置的相对优先级，按从高到低的顺序排列如下：设置于作为系统屏蔽(机壳)中的入口的连接器的内部；安放于电路板迹线与连接器插脚相互作用的位置；放置于电路板上紧挨在连接器后面的位置；位于可以高效耦合至I/O线路的性能稳定且未受保护的传输线路；设置于数据传输线路上的一个串联阻性元件之前；位于数据传输线路上的一个分支点之前；靠近IC。

　　另一个需要考虑的布局问题是PESD到被保护IC的距离，以及耦合电阻的选择。PESD到被保护IC距离应降至最小。需要保护的IC通常自身带有ESD保护，但这只属于器件级的防护，且一致性较差，需要PESD器件协助/耦合到设备/系统级的ESD防护。随着与传输线路之间距离的增加，ESD抑制器越发与受其保护的信号线“隔离”开来。与电路板走线相关联的电感,以及任何的封装寄生电感都将在保护电路中加入阻抗，成为PESD电压抑制器和IC间的耦合阻抗。因为IC芯片将要承受抑制器两端和耦合阻抗两端的电压之和，所以理想的设计应使PESD尽可能多承受应力，同时保证两级防护间没有遗漏的“死角”。当然，多个高频信号通道的布线有其自己的要求，既要保证传输，又要避免相互影响。

　　，机壳(框架)的地应是ESD基准，而不是信号(数字)地，其目的是把ESD从信号环境中屏蔽出去。使ESD TVS保护器件以机壳的地为基准，可免受那些不希望的噪声效应(如接地反跳)的影响，从而尽量保持“干净”的信号(数据)环境。

　　图中展示了PESD器件对HDMI接口电路进行保护的典型应用图。

　　HDMI接口电路中典型的ESD保护设计原理图。

　　近年来视频传输领域几乎经历了从模拟到数字根本转变，VGA(视频图像阵列)和分量视频—模拟视频（模拟分量视频信号(Y、U、V或Y、R-Y、B-Y)接口）连接方式,正在被HDMI(高分辨率多媒体接口)和DVI(数字视频接口)以及DisplayPort所取代。这是因为随着人们对图像显示质量要求的不断提升，传统的以模拟方式来传输和显示多媒体信号的技术已经不能满足人们的要求，特别是传统的模拟视频接口标准无法适应新的产品在带宽、内容保护、音频支持等方面的发展需求，以高清数字电视为代表的消费类数字视频设备的应用越来越普遍使得HDMI UDI DisplayPort等新标准显得更能适应市场的需求，本文将对HDMI/DVI新技术与芯片及其应用作分析说明。

　　1、先述HDMI/DVI数字视频接口基本架构

　　HDMI和DVI（Digital Visual Interface）数字视频接口这两种数字视频传输标准的要求几乎完全相同，并同时处理一组高频和低频信号。这两种标准均采用TMDS(最小跳变差分信号又称最小化传输差分信号)技术来传输数据的高频(视频)部分。

　　1.1 HDMI/DVI数字视频接口的设计思想

　　DVI用于至数字显示器的高速数字连接。DVI采用了TMDS技术来传输数据的高频(视频)信号(见图1红色块所示)。

　　图1

　　其单个链路可支持高达165Mpixels／s的UXGA(极速扩展图形阵列)、FPD(平面显示器)、SXGA DCRT(扩展图形阵列的数字平面显示器)，还支持720p及1080i的HDTV(高清电视)。

　　高带宽数字内容保护(HDCP)。用于通过DVl发送视频信号时的内容保护；HDCP的实现（见图1兰色块HDMI/DVI- HDCP的实现示意），需要从数字内容保护认证的L.L.C(Intel的子公司)获取的许可。

　　其HDCP基础。认证是一个流程，用于核实一个经授权的器件以处理受保护的内容；闰用加密技术防止受保护内容受到窃听。

　　其TMDS信号采用四个差分对传输R、G、B和时钟，占用19针连接器的8个引脚。HDMI和DVI设计为“即插即用”，即监视器(接收端)和视频源连接在一起时寻找以性能协同工作的方法。多数新型TMDS HDTV(高清晰度电视)芯片包含两组完整TMDS (高频)输入，但无法处理LoF(低频)信号。

　　1.2 HDMI/DVI数字视频接口功能

　　要实现HDMI和DVI系统中的“即插即用”功能，源端(通常是一台电脑、DVD播放器或游戏机)和接收端(通常是监视器或接收机)必须连接起来。HDMI和DVI借用VESA (视频电子标准协会)的开放标准，采用DDC(数字显示通道)、一个称为HPD的新信号(热插拔检测)、以及一路可以由源端向接收端提供50mA电流的标准5V信号。在标准的VESA方法中，源端寻址EDID(扩展显示标识数据)EPROM。该EPROM器件包含接收设备的品牌、类型号、以及所支持的分辨率模式。源端和接收端必须至少有一种相同的显示模式，以便二者协同工作。图2所示为通过HDMI/DVI连接器连接源端与接收端EDIDEPROM的示意图。

　　图2

　　图2中给出了作为四个差分对连接的TMDS信号，+5V，HPD以及DDC信号。DDC信号连接至EDID。EDID电源由接收端内部提供。该图说明了源端和接收端的通用连接模式。源端和接收端通过I2C兼容的DDC线路进行通信。I2C规范是+5V规范。典型的EDID EPROM如24LC22包含2kb的EPROM用于存储所需信息，可工作于2.5V至5.5V。工作于+3.3V电源时，典型的低成本EDID EPROM不具备+5V耐压。因此，EDID EPROM器件必须工作于+5V电源，或者外部带有+5V保护。

　　显示数据信道(DDC)是用于读取表示接收侧清晰度等显示能力的扩展显示标识数据(EDID)的信号线。搭载HDCP的发送接收设备之间也利用DDC线进行密码键的认证。而连接源设备与接收器.任何源设备与接收器之间的HDMI连接都具有智能化的特点，即接收器的EDIDROM芯片将显示 所支持的全部音频和视频格式，包括色深模式。这种方式可以使用户享受到经过自动优化、达到质量模式的音频与视频体验，所有连接在一起的HDMI设备都能够对这种功能提供相互支持。

　　既然HDMI/DVI是基于TMDS技术支持，所以应对其技术特征作分析。

　　2、TMDS(最小跳变差分信号)技术特征

　　最小化传输差分信号(TMDS)作为电气电平的标准。被应用于发送数字视频接口(DVl)及高清晰度多媒体接口(HDMl)的数据。其设计考虑因素之包括：

　　对内偏斜(Intra-Pai rSkew)。在给定的一对差分信号上，真(true)信号及其互补信号之间的时间差应尽可能的小；

　　残余抖动(Residual Jitter)。测试点与信号源之间所测量到的抖动数量的差异。可接受的残余抖动等价于发射机与接收机之间最小的抖动预计量(budget)；

　　静电放电(ESD)。外部连接器因曝露于外界，因而更易受到静电放电的影响。更高的静电放电率可提供更良好的保护。

　　TMDS包括3个RGB数据和1个时钟，共计4个通道(称为1个TMDS连接或Single-link)的传输回路。TMDS是把8位的RGB视频数据变换成10位转换最小化、DC平衡的数据，再完成数据的串行处理；接收端设备对串行数据解串行变成并行数据，再转换成8位视频信号。因此，传输数字RGB数据需要3个转换最小化差分采样信号构成一个TMDS连接。为此可将图2具体细化如图3所示说明。

　　图3

　　每个通道提供165MHz带宽，1个10位的TMDS传输通道速率达1.65Gb／s，3个TMDS通道速率达4.95Gb／s。若采用dual-1ink连接方式，其带宽可达330MHz，传输速率可达9.9Gb／s，支持1600Х1200@85Hz的UXGA或2048Х1536@75Hz的QXGA图像以及720p、1080i、1080p的HDTV视频信号的无压缩实时传输。

　　从上图3可知，发送器分别将视频、音频信号变换并合成为接收器可接收的信号格式。然后，进行HDCP加密处理以及TMDS编码，将并行视频、音频等数据行串行化处理，以最小化差分信号形式进行传输。在接收侧进行的处理与发送侧顺序相反。搭载HDCP的发送接收设备之间也利用DDC线进行密码键的认证。这是一个使用了硬件ID的加密系统，发送侧和接收侧以一定间隔相互确认进行传输。HDMI搭载了认证不成立或者中途不成立时图像和音频信号传输立即被中断的强大内容保护技术。

　　3、HDMI是DVI标准的升级和增强版

　　HDMI是DVI标准的升级和增强版，支持音频信号，改进了DVI标准的不足，可以简单理解为：DVI+音频=HDMI。HDMI接口小巧(与USB相当)，传输的线缆长度15m，HDMI向下兼容DVI，HDMl也支持HDCP(高带宽数字内容保护)，避免内容非法拷贝，同时还支持VESA组织的EDID(扩展显示识别数据)、DDC(显示数据通道，用以读出EDID)及DMT(监视同步协议)。HDMI也采用TMDS编码方式，TMDS具备RGB或YPbPr色彩数据和时钟，共4个通道(称为1个连接)的系列传输回路，1个通道带宽165MHz(4.95Gb／s)。显示数据信道(DDC)是用于读取表示接收侧清晰度等显示能力的扩展显示标识数据(EDID)的信号线。搭载HDCP的发送接收设备之间也利用DDC线进行密码键的认证。这是一个使用了硬件ID的加密系统，发送侧和接收侧以一定间隔相互确认进行传输。HDMI搭载了认证不成立或者中途不成立时图像和音频信号传输立即被中断的强大内容保护技术。

　　4、HDMl在深色技术中的应用颇受青睐。

　　4.1新版的HDMl l.3标准特征优势。

　　版的HDMl l.3标准，它具有高传输带宽(10.2 Gb／s)、深色和“xvYCC”色彩等强大功能时，随着视频分辨率从标清到高清的演化，视频带宽的不断增加将是大势所趋。其性能指标：视频带宽为340MHz(10Gbps)1080p，刷新率为120Hz；色深为24、30、36、48位；色彩空间为xvVCC 、RGB、YCbCr；音频为杜比TrueHD、DTS-HD、SACD、DVD音频、PCM、杜比数字、DTS；控制为CEC；连接器为迷你HDM、A型。

　　HDMl 1.3版本传输的视频数据将具有更高的分辨率，呈现出来的清晰、明快的画面内容也将比以往更为丰富。HDMl 1.3版本的特点包括深色技术(DeepColor)带来的更加生动鲜明的色彩，以及多项其他改进，如：更为出色的声音与画面的同步功能、支持无损高清音频格式、xvYCC扩展色谱以及全新的小型连接器等。从而为用户带来更为鲜艳的色彩和更为逼真的电视体验，解决了当今高对比度显示技术常见的带状干扰问题。深色技术能够在最暗的黑色值和最亮的白色值之间提供更多灰色阴影，从而提高了对比度增加后的显示质量，能在屏幕上呈现出更为流畅的色彩图像。新版本还增加了对xvYCC色彩标准的支持，从而极大地扩展了现有高清电视的色谱，如高清DVD与蓝光播放器等。深色技术还被应用于的游戏机产品中，见设计方案框图4所示，为游戏机玩家带来更为生动的游戏体验。

　　图4

　　上图中HDMI发射器与接收呈器了可用体TI的TFP510与TFP501型芯片或Sil9134和Sil9133型芯片。

　　为了完全实现源设备和高清电视之间的高数据传输速率，系统所用电缆必须能够处理更强的带宽信号。值此讨对当今电缆均衡器新技术典型应用作说明。

　　4.2数字视频均衡器新技术应用

　　数字均衡器扩展DVI／HDMI电缆的距离至60米，带有±5kVESD保护.扩展数字视频应用至5米界限以外。现代的显示器(LCD、DLP)和信号源(DVD播放器、PC)能够以原始的数字模式发送和接收视频信号，这是保持图像完整性的方式。DVI／HDMI接口取代了模拟分量视频和VGA互连，但最长只能达到5米。如用MAX3815 DVI／HDMI数字视频电缆均衡器突破了3米至5米的电缆长度限制，将电缆距离延长至60米。MAX3815特别适合于那些远离信号源的数字显示器，例如LCD／DLP投影仪和LCD／等离子显示屏等。见图5所示。

　　图5

　　其MAX3815TMDS数字视频均衡器，用于DVI/HDMI电缆。该电缆均衡器IC，可将DVI/HDMI信号传输距离延长到60米MAX3815电缆均衡器自动为DVI, HDMI, DFP, PanelLink和ADC电缆提供补偿。MAX3815适用于对最小转换差分信号(TMDS)格式编码的信号进行均衡。MAX3815可以为三个TMDS(最少转换差分信号)通道上、高达1．65Gbps每通道的信号加一路十分之一(0.1x)速率的时钟提供最多40dB的损耗补偿。MAX3815自动扩展了VGA、SVGA、XGA和UXGA计算机的分辨率，以及480p、720p和1080iHDTV的分辨率。MAX3815 TMDS均衡器，1.65Gbps(825MHz)速率下40dB的全自动均衡，无需用户控制，+3.3V电源时0.6W功耗。

　　数字视频均衡器应用：可理想用于数字标示牌、数字投影仪和家庭影院；均衡器可用于显示器内部或外部；接收器内的均衡器根据电缆长度和损耗自动调整一无信号扭曲。

　　5、几种适用于HDMI/DVI技术的芯片与应用

　　5.1MAX4929E用于HDMI(高分辨率多媒体接口)/DVI(数字显示接口)低频开关

　　MAX4929E是一款低频HDMI/DVI开关，设计用于监视器或HDTV接收器。该器件能够处理所有需要切换的低频信号，可以和新型MAX4886TMDS开关或具有两路输入的TMDS接收器配合使用。为了在两路HDMI/DVI源之间切换，设计人员必须处理两路不同的信号：TMDS高频信号和前面提到的低频信号。一些新型HDMI处理器已包含两套可处理高频TMDS信号的输入端，但是无法处理带有高压的低频信号。MAX4929E可在处理上述低频信号时提供的灵活性。

　　其低频控制开关(MAX4929E)特性

　　集成的控制：两路源出至一路吸入；所有外部I／O端口均具有±15kV ESD保护；热插拔检测信号，将MCU转换至TTL电平；3.0V至5.5V DDC输出箝位；4mm x 4mm、20引脚或20引脚QSOP封装在低频视频信号源之间切换。

　　使用MAX4929E，所有与外部连接器连接的信号都具有±15kV HBM (人体模型)保护。这种别的ESD保护通常可以省去各引脚的额外保护措施。MAX4929E允许接入两组DDC信号，器件选择其中一路输入。这种源切换可实现多种功能：为信号提供ESD保护、同一时刻只选通一个源端并提供逻辑电平箝位，以保护EDID EPROM端不出现高于其电源的电压。

　　在多数系统中，MCU控制各种操作。MCU必须确定输入是否有效，并且在EDID握手之后，返回一个TTL兼容的HPD信号。MAX4929E的功能可解决三个问题：HPD输出端的ESD保护；允许MCU确定所选的HDMI输入是否已连接;提供从低电压MCU至5V TTL兼容信号的逻辑电平转换功能。

　　图6为原理图给出MAX4929E的典型电路连接方式。该器件提供实现完整的2:1 HDMI或DVI开关所要求的切换、逻辑电平匹配以及ESD保护功能。

　　图6

　　MAX4929E应用。除了与包含两路高频输入的TMDS器件协同工作外，MAX4929E还可与MAX4886 HDMI/DVI视频开关组成芯片组，用于将两组TMDS输入和集成到单个装置中，见图7所示。MAX4886/MAX4929E芯片组可为单路输入设备提供第二组输入。

　　图7

　　MAX4886高速模拟开关可理想用于HDMI/DVI切换应用，允许2:1或1:2切换。MAX4886包含4个1:2或2:1开关差分对，用于RBG和时钟信号的选择。MAX4886可将1个监视器连接至2路数字视频信号中的一路，或将一路HDMI/DVI信号源连接至2个负载(接收器)中的一个。能为为视频信号的 RBG和时钟信号提供8Ω (典型值)导通电阻和2.5pF导通电容的开关。MAX4886是MAX4929的高频配套器件。两个芯片组合可实现完整的2:1 HDMI/DVI选择功能。适合于笔记本电脑等功耗敏感的应用。

　　MAX4929E控制2:1 HDMI/DVI开关中所有低频信号的切换。为所有外部引线提供高等级的ESD保护。MAX4929E与EDID EPROM配合使用，其输入端可接受+5V信号电平并将输出钳位至+3.3V电平，以便匹配EDID。另外，MAX4929E隔离了一条电缆的电容，所以DDC输出每次仅带有一组DDC连接。

　　5.2 PaneIBUS HDCP数字接收机TFP507、TFP503

　　TFP501及TFP503是源自TI的PaneIBUS(板总线)平板器示产品，是涵盖面极广的端到端(end-to-end)DV1.0兼宅决方案系列的一部分。TFP501／TFP503支持以24位真彩色像素的制式，达到UXGA标准的分辨率来进行显示，并包括了标难HDTV制式。TFP501丌FP503提供了设计的灵活性，每时钟周期可驱动一或两个像素点，支持TFT或DSTN显示板，并提供了时间交错(time-staggered)像素点输出选项以降低接地反弹(ground-bounce)。

　　主要特点：

　　支持UXGA分辨率(输出像素速率高达165MHz)；兼容数字视频接口(DVI)及大带宽数字内容保护(HDCP)规范；经加密的外部HDCP器件密钥储存库，更为安全且易于实现；真彩色、24位／像素，48位双像素输出模式，16.7／M彩色时每时钟周期一或两个像素；4x过采样，以降低位错误率，并在通过较长的缆线传输时获约得好的性能；嵌入式的HDCP密钥(仅限TFP503)；支持热插入(hot-plug)检测；封装模式：100引脚TQFPPowerPAD封装。

　　应用：桌面型LCD显示器，DLP及LCD投影仪，数字电视。

　　5.3 PaneIBUS数字发射机TFP510、TFP513

　　TFP510及TFP513所提供的通用接口允许无胶合(glueless)连接至最常用的图形控制器。此类通用接口的部分优点包括了可选择的总线宽度、可调节的信号电平以及差分和单端的时钟。DVI接口所支持的平板显示分辨率在165MHz、24位真彩色像素制式时，可达到UXGA的标准。

　　主要特点：

　　兼容数字视频接口{DVI)；支持从VGA-UXGA的分辨率(25MHz至165MHz的像素率)；通用图形控制器接口：12位、双缘(dual-edge)及24位、单缘(single-edge)输入模式，可调节的1.1V至1.8V以及标准的3.3VCMOS输入信号电平，全差分及单端的输入时钟模式，标准的Intel 12位数字视频端口兼容，与Intel的81x芯片集一致；可编程使用I2C串行接口；通过热插入及接收机检测实现对监视器的检测；嵌入式的HDCP密钥(仅限TFP513)；封装模式：64引脚TQFPPowerPAD封装。

　　应用：机顶盒，DVD录像机／播放器。

　　高清多媒体接口(HDMI)将音频和视频信号整合在单一的数字接口中，可用于蓝光播放器、DVD播放器、PVR、数字电视(DTV)、机顶盒、游戏机和其他音视频设备。HDMI采用单根电缆和接口取代传统的多电缆多接口，支持无压缩数字视频、多路音频信号，以及视频源和液晶电视等接收器之间的数据通信。HDMI支持标准/增强/高清视频信号、标准或多路环绕音频、版权保护(HDCP)，并确保HDMI信号源设备使用液晶电视等HDMI终端设备支持的音频/视频格式。

　　HDMI接收器和发射器的IC芯片全部采用深亚微米工艺制造。亚微米CMOS制程十分敏感，通常设有ESD保护限制(2kV)，必须符合人体放电模式(HBM)标准。满足这项标准仅可在受到妥善保护的生产和装配流程中提供ESD保护。

　　LCD电视和机顶盒(STB)等终端应用极易受到ESD冲击，特别是HDMI等热插拔接口。热插拔接口允许用户在程序运行期间插拔连接线。另外，大多数生产商都在争取获得某些消费电子产品证书(如CE认证)，根据IEC61000-4-2标准，认证产品必须具备极高的ESD保护性能。这一领域的ESD放电可能远比HBM标准规定的放电情况严重。考虑上述原因，生产商强烈建议为外部端口增加额外的ESD保护电路。

　　目前，恩智浦半导体(NXP Semiconductor)开发了多种DVI/HDMI接口IC芯片，不仅确实能够提供出色的ESD保护，而且增加了DDC信号电平转换和反向驱动保护功能。这些IC是GHz级DVI/HDMI高速数据端口不可或缺的组成部分。为实现简化布线，优化布局，地减小面积，并同时达到ESD防护等级，恩智浦提供集成度更高的解决方案，例如IP477x系列。

　　HDMI系列解决方案既有IP4283CZ10-TB等简单的ESD保护器件，也有IP4778CZ38这样高度集成的接口调节解决方案，又或者IP4779CZ64等HDMI开关。IP4777CZ38、IP4778CZ38和IP4779CZ64解决方案均具有的竞争优势，例如带DDC斜率加速器的DDC缓冲技术，以及确保用户能够驱动长DDC数据线的EMI去耦技术。

　　这些产品可应用在各种具有HDMI接口的设备中，包括平板电视、机顶盒、台式电脑、笔记本电脑、显卡、加密狗、适配器、扩展坞。它们的主要优点是：操作简单的板级ESD保护；符合HDMI标准的低电容ESD保护二极管；可电平转换和斜率加速以驱动长电缆；符合HDMI接口面积的封装规格。

　　下表列出了恩智浦的主要HDMI接口调节和ESD保护设备的重要功能。

　　IP4777/78CZ38高端解决集成了DVI/HDMI接口ESD保护、DDC缓冲、热插拔控制、多路复用选项和反向驱动保护。IP4777CZ38可用于各种HDMI源设备、计算机和消费电子产品，例如蓝光播放器、PVR、DVD录放机、笔记本电脑、主板显卡和端口、机顶盒和游戏机。IP4778CZ38可用于多种终端设备、计算机和消费类电子产品，例如电视、蓝光播放器、PVR和DVD刻录机。

　　IP4777/78CZ38主要功能如下：

　　.符合无铅和RoHS标准，“深绿”标志。

　　.可实现内部电容负载去耦，从而在符合HDMI1.3标准规定之50pF的负载的情况下，提高DDC线路的设计灵活性。

　　.强大的ESD保护，即使经受多次静电放电冲击仍能保持稳定性能。

　　.低漏电，可耐受数百次静电放电冲击。

　　.超高二极管切换速度(ns级)、0.7pF低接地线性电容和0.05pF差动电容保证信号完整。

　　.系统和HDMI接口之间的DDC电容去耦。

　　.高电容负载(>700pF)驱动电缆缓冲。

　　.热插拔检测模块。

　　.斜率限制器降低CEC激振保护。

　　.TMDS线路均采用集成式轨到轨箝位二极管，满足IEC61000-4-2第4级标准规定的±8kV下游ESD保护要求。

　　.通用0.5mm线距。

　　.面积小、集成度高的PCB级38针优化RF布线。

　　.38针TSSOP无铅封装。

　　下面两个图分别给出了HDMI源设备的高集成度解决方案和HDMI终端设备的高集成度解决方案的电路示意图。