Platine HDMI->RGB und LVDS

[Armin S. (knall_e)]

Hi,

im Rahmen meiner Masterarbeit entwerfe ich derzeit eine Platine um HDMI 
Signale ueber einen TFP401A in RGB umzuwandeln. Hier kann ein RGB 
Display angeschlossen werden. Die RGB Signale werden zusaetzlich in 
einen SN75LVDS83 gespeist der LVDS daraus macht. Hier kann ein LVDS 
Display angeschlossen werden.
Die Platine wird als 4-lagig ausgefuehrt: Signal,GND,VCC,Signal
Hergestellt werden soll bei PCB-Pool (DRC mit StandardML4 ergibt keine 
Fehler).

Ein Bild einer ersten Version des Layouts ist in hdmi_rgb_lvds.png zu 
sehen.

Dabei habe ich noch ein paar Fragen:

1. In hdmi_rgb_lvds_Markierung.png habe ich drei Stellen markiert. Es 
handelt sich dabei um die Signale von LVDS, RGB und HDMI. bei LVDS und 
HDMI hab ich darauf geachtet, dass die Paare je gleich lang sind. 
Allerdings stellt sich mir hier die Frage der Impedanz der 
differentiellen Leitungen. Gibt es eine Moeglichkeit diese in Eagle zu 
berechnen?

2. Mir gefaellt der RGB Teil nicht. Ich hatte das komplette Board 
geroutet bis auf die RGB Leitungen. Diese habe ich (aus Spass) mal durch 
den Autorouter gejagt. Dar Ergebnis sehen wir hier. Mir stellt sich nun 
die Frage, ob und wenn ja, ebenfalls die RGB Leitungen gleiche Laenge 
und Impedanz haben muss wie die differentiellen Leitungen. Die 
RGB-Leitungen sind zwischen 20 mm und 76mm lang.

Zu dem Thema faellt mir ein, dass 7" Displays verwendet werden soll, die 
einen max. Pixelclock von 33 MHz haben. Ist das Leitungskuddelmuddel mit 
der Frequenz vertretbar oder ein no-go?

Danke fuer Antworten und schoenen Feierabend,

Armin

[Falk B. (falk)]

@Armin Sch. (knall_e)

>1. In hdmi_rgb_lvds_Markierung.png habe ich drei Stellen markiert. Es
>handelt sich dabei um die Signale von LVDS, RGB und HDMI. bei LVDS und
>HDMI hab ich darauf geachtet, dass die Paare je gleich lang sind.

Mit welcher Toleranz? +/-1mm sollte reichen.

>Allerdings stellt sich mir hier die Frage der Impedanz der
>differentiellen Leitungen. Gibt es eine Moeglichkeit diese in Eagle zu
>berechnen?

AFAIK nein, wenn es nicht ein tolles ULP gibt. Das kann man aber relativ 
einfach mit jedem beliebigen (Online)rechner selber ausrechnen, siehe 
Wellenwiderstand.

>die Frage, ob und wenn ja, ebenfalls die RGB Leitungen gleiche Laenge
>und Impedanz haben muss wie die differentiellen Leitungen.

Mal überschlagen? Deine RGB Daten werden mit max. 33 MHz getaktet, das 
sind 30ns. Das wiederum entspricht ~6000mm Signalweg auf einer Platine, 
siehe Wellenwiderstand. Wenn davon vielleicht 1% in den Differenzen 
verloren gehen, interessiert das nicht wirklich.

> Die
>RGB-Leitungen sind zwischen 20 mm und 76mm lang.

Passt. Die Impedanz sollte halbwegs stimmen, ggf. muss man mit 
Serienterminierung arbeiten.

>Zu dem Thema faellt mir ein, dass 7" Displays verwendet werden soll, die
>einen max. Pixelclock von 33 MHz haben. Ist das Leitungskuddelmuddel mit
>der Frequenz vertretbar

Ja, wenn gleich man es schöner hinbekommt.

>oder ein no-go?

Eigentlich nicht, im Zweifelsfall kann es aber immer Probleme geben ;-)

[PingPong (Gast)]

Falk Brunner schrieb:
>>Allerdings stellt sich mir hier die Frage der Impedanz der
>>differentiellen Leitungen. Gibt es eine Moeglichkeit diese in Eagle zu
>>berechnen?
>
> AFAIK nein, wenn es nicht ein tolles ULP gibt. Das kann man aber relativ
> einfach mit jedem beliebigen (Online)rechner selber ausrechnen, siehe
> Wellenwiderstand.

Doch das gibt es so eine nette ULP. Differential Stripline ist da das 
Stichwort. Bzgl. der Wellenwiderstandsanpassung: Das muss hauptsächlich 
dein Platinenhersteller im Griff haben. Der muss seinen Prozess so gut 
kennen, dass er dann später geringfügige Änderungen an deinem Layout 
vornehmen kann um die 50 Ohm sicher zu stellen. Zur groben Abschätzung 
sind die Formeln durchaus ok aber wenn man es wirklich genau treffen 
will, dann msus man a) simuliren (Lagenaufbau, Prepregdicke, 
Kupferfläche drumherum, Bauteile drumherum) und b) der PCB-Hersteller 
muss seinen Prozess gut kennen und im Griff haben. Wenn du allerdings 
bei PCB-Pool bestellst, dann kannst du dir das alles sparen. +/- 10 Ohm 
wenn du Glück hast.

[Armin S. (knall_e)]

Danke fuer eure Antworten.

@PingPong
Zu der LVDS Impedanz:
In LVDS_Impedanz1.png ist die derzeitige Leiterbahn gezeigt. Hier habe 
ich etwa 140 Ohm. 100 Ohm sind gefordert, richtig (vorrausgesetzt, der 
PCB Hersteller macht seine Arbeit gut)?

Muesste also ein bisschen die Leiterbahnparameter umgestalten (siehe
LVDS_Impedanz2.png).


@Falk Brunner
> Mit welcher Toleranz? +/-1mm sollte reichen.

Die Leitungen sind zwischen 16,10 mm und 16.13 mm lang. (wobei 
wahrscheinlich mehrere Zehntel fuer die Kontaktierung im PAD mitgezaehlt 
werden).

> Mal überschlagen? Deine RGB Daten werden mit max. 33 MHz getaktet, das
> sind 30ns. Das wiederum entspricht ~6000mm Signalweg auf einer Platine,
> siehe Wellenwiderstand. Wenn davon vielleicht 1% in den Differenzen
> verloren gehen, interessiert das nicht wirklich.

Ich kann die Rechnung nachvollziehen - dachte mir eben aehnliches 
bereits im Vorfeld. Sollte ich die Taktleitung, HSYNC und VSYNC des RGB 
Bus so lang wie die laengste Datenleitunge machen?

Zur Terminierung:
Zur Terminierung der HDMI Signale scheint es so, als haette der TFP401A 
bereits eine interne 50 Ohm Terminierung mit an Bord.

Zur Terminierung von LVDS befinden sich fuer jedes Paar je ein 100 Ohm 
Widerstand auf dem Display. Sollte dann ebenfalls so weit stimmen, oder?

@alle:
Die Impedanzen der HDMI-Leitungen sollten entsprechend 50 Ohm haben. 
Also die differentielle Microstrip Impedanz auf 50 Ohm anpassen, sehe 
ich das richtig?

[LVDS-Tüftel (Gast)]

Hallo,

ich habe hierzu eine Frage zu den Impedanzen. Wird bei LVDS-Signalen 
immer von 100 Ohm bei differentiellen Leitungspaaren ausgegangen?

Wenn nicht, von was hängt die Impedanz ab ?

Nach meiner Interpretation besteht immer zwischen zwei Paaren (Data+ und 
Data-) eine differentielle Leitung von 100 Ohm.

Müssen zu den anderen differentiellen Paaren (untereinander) auch 
gewisse Abstände eingehalten werden ?

Müssen generell zu anderen Netzen/Komponenten Abstände beim Layouten 
eingehalten werden ? Ich nehme hier immer standardmäßig 0,5mm Abstand.

Danke und Gruß
LVDS-Tüftel