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FPGA/SDI子系统中的高速板布局设计

本文摘要:概述 电视和影院早已转入数字时代。视频图像曾以标准传输率(270Mb/s)传输,后来升级到低传输率(1.485Gb/s),现在已下降到3Gb/s。 更高传输率构建了更加高分辨率的娱乐图像传输,但同时也使硬件工程师和物理布局设计师面对着更大的挑战。很多视频系统都使用多功能FPGA和多传输率SDI集成电路,以反对高性能专业视频在长距离的传输。FPGA必须高密度、粗迹线宽度的传输,而高速仿真SDI传输必须阻抗匹配和信号保真。

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概述  电视和影院早已转入数字时代。视频图像曾以标准传输率(270Mb/s)传输,后来升级到低传输率(1.485Gb/s),现在已下降到3Gb/s。

更高传输率构建了更加高分辨率的娱乐图像传输,但同时也使硬件工程师和物理布局设计师面对着更大的挑战。很多视频系统都使用多功能FPGA和多传输率SDI集成电路,以反对高性能专业视频在长距离的传输。FPGA必须高密度、粗迹线宽度的传输,而高速仿真SDI传输必须阻抗匹配和信号保真。本论文阐述了硬件工程师面对的挑战,并为处置这些挑战获取了建议。

  FPGA/SDI子系统  在典型的FPGA/SDI板中,数字视频信号在BNC(卡拴式同轴连接器)与高性能SDI75?迹线仿真集成电路之间传输。FPGA和SDI集成电路之间的点对点包括通过FPGA细间距球栅发送到的多对100?差分信号。

其中一个布局难题是75?单端迹线和100?差分迹线的并存。一般来说,这两种迹线在元件所在顶层上传输。

合适75?的迹线宽度对于100?迹线有可能过长。图1是FPGA/SDI的转身框图,表明75?和100?的两个区。

    图1典型FPGA/SDI框图  SDI布局难题  电影与电视工程师学会(SMPTE)公布了同轴电缆上数字视频的传输标准。规定信号幅值为800mV10%。必需通过芯片外的75?1%准确终端电阻器符合此幅值拒绝。

SMPTE标准还包括输出和输入的脉冲损耗拒绝,基本规定了输出或输入端口如何近似于75?网络。图2表明SMPTE对脉冲损耗的拒绝。  芯片外电阻均衡网络由电感器和并联电阻器包含,一般来说用作抵销SDI集成电路的输出或输入电容。

大交流耦合电容器(4.7?F)一般来说用作传输SDI串行位流,以防止低频直流飘移。如图3右图,75?迹线的SDI集成电路及其BNC连接器之间附有多个芯片外无源元件。每个元件都具备串联宿主电感,每个元件焊盘又具备并联寄生电容,从而影响与75?给定的总电阻。

SDI布局的难题在于最大限度增加外部无源元件在75?SDI端口导致的电阻失配。


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