PCB模块化设计11——VGA高速PCB布局布线设计规范

Posted 2023-03-31 朱万利

目录

• PCB模块化设计11——VGA高速PCB布局布线设计规范
• • 1、什么是VGA？
  • 2、VGA接口管脚定义
  • 3、VGA电缆究竟是如何工作的？
  • 4、VGA参考设计原理图
  • 5、PCB设计指南
  • • 1、R,G,B LAYOUT注意事项
    • 2、HSYNC,VSYNC Layout注意事项
    • 3、其他注意事项

PCB模块化设计11——VGA高速PCB布局布线设计规范

1、什么是VGA？

说到VGA接口，相信很多朋友都不会陌生，因为这种接口是电脑显示器上最主要的接口，从块头巨大的CRT显示器时代开始，VGA接口就被使用，并且一直沿用至今，另外VGA接口还被称为D-Sub接口。

早前大多数的计算机和外部显示设备的连接还是通过模拟VGA接口进行的，计算机内部以数字方式生成的显示图像信息，被显卡中的数字/模拟转换器转变为R、G、Ｂ三原色信号和行、场同步信号，信号通过电缆传输到显示设备中。对于模拟显示设备，比如说模拟CRT显示器，信号被直接送到相应的处理电路，驱动控制显像管生成图像；而对于LCD、DLP等数字显示设备，显示设备中需配置相应的Ａ/Ｄ（模拟/数字）转换器，将模拟信号转变为数字信号。在经过Ｄ/Ａ和Ａ/Ｄ这两次转换后，不可避免地造成了一些图像细节的损失。VGA接口应用于CRT显示器无可厚非，但用于连接液晶之类的显示设备，则转换过程的图像损失会使显示效果略微下降。
VGA连接器用于显示设备，用于将计算机连接到显示器，投影仪或电视。

2、VGA接口管脚定义

管脚定义：

3、VGA电缆究竟是如何工作的？

这是一个DE-15 15针连接器（有点像用于RS-232的DB-9连接器，VGA多了一个行）：

H-SYNC和V-SYNC代表水平和垂直同步。其余的都是不言自明的。H-SYNC和V-SYNC是数字（TTL）电平信号，低电平有效，彩色信号是模拟信号，0V（黑色）到0.7V（全彩色）。

正如H-SYNC和V-SYNC的存在所暗示的那样，存在水平定时和垂直定时。此图显示了640x480 VGA的时序，这是原始VGA格式之一。

如上图所示的水平定时表示屏幕的一行（例如640x480显示器的640个可见像素）。在每行像素数据之间，存在水平消隐区域，其中没有显示视频（这最初主要用于电视中以允许CRT迹线从屏幕的右侧移回到左侧，为下一个准备好线）。

水平同步用于开始每条线的定时。它不像消隐区那么宽。就在水平脉冲之前，有一个称为前沿的延迟。紧接着水平脉冲是另一个叫做后门廊的延迟。

虽然显示了640个像素，但每行实际需要800个像素：水平同步为96，后沿为48，视频为640，前沿为16。

如图所示，每条线长31.77μs。以800像素潜水，每像素39.7 ns。这相当于25.1 MHz的时钟速率。

线条被聚集成帧，显示在图片的底部。与每条线的时序一样，每帧开始时都有一个垂直消隐间隔（这最初主要用于电视机，以允许CRT轨迹从屏幕底部向后移动到顶部，为下一帧做好准备）。在一些较旧的CRT电视机上，有可能将照片“滚动”下来，实际上将这个间隔看作屏幕上的黑条。与线路时序一样，时间有前廊和后廊区域。

尽管显示了480行，但每帧实际需要521行：垂直同步为2行，后沿为29行，可见行视频为480行，前沿为10行。

如图所示，每帧的长度为16.784 ms。这对应于59.5Hz的帧速率。

4、VGA参考设计原理图

参考一：

参考二：

5、PCB设计指南

1、R,G,B LAYOUT注意事项

rgb 输出缓冲区为"开源", 每个 dac输出时的等效 dc电阻为37.5。每个通道上也有一个用于降低高频噪声和 emi 的可比滤波器。上图是一个示例。为了最大限度地提高性能, 应匹配滤波器阻抗、电缆阻抗和负载阻抗。

rgb 跟踪应以37.5 的目标阻抗从输出缓冲器路由到75 1% 终止电阻, 然后继续以理想的跟踪目标阻抗75, 一直路由到至少有20英里间距的vga连接器。
rgb信号的长度应尽可能匹配,不应超过200英里的不匹配。用于rgb信号的端子电阻和可滤波器是相同的, 并且可滤波器靠近vga连接器。
rgb信号需要 dac 电源和接地之间的保护二极管。这些二极管的位置取决于dac功率平面。功率导轨与上拉二极管的电感应该是最小的, 以最大限度地提高性能。有关详细信息, 请参见图。

2、HSYNC,VSYNC Layout注意事项

hsync 和 vsync是 vga 芯片的输出或由液位移动设备缓冲的输出, 并且每个电平上都有串联源端接电阻, 如上图所示。r 和 c 应接近水平转移缓冲区。

3、其他注意事项

①：模块化布局操作，电阻电容离VGA接口最少保持1.5mm以上的间距，确保烙铁能方便焊接维修。

②：RGB信号，尽可能加粗，推荐线宽为6-8mil。

③：空间允许情况下对RGB信号做包地处理。

④：线和线之间尽可能满足3W原则。

⑤：VGA前端滤波器应遵循差分布局规则。

⑥：VGA前端滤波器靠近D-SUB连接器。

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PCB模块化设计14——MIPI模块PCB布局布线设计规范

目录

• PCB模块化设计14——MIPI模块PCB布局布线设计规范
• • 1、简介
  • 2、MIPI联盟的MIPI DSI规范
  • 3、MIPI信号布局布线要求--checklist

PCB模块化设计14——MIPI模块PCB布局布线设计规范

1、简介

MIPI（移动行业处理器接口）是Mobile Industry Processor Interface的缩写。
MIPI（移动行业处理器接口）是MIPI联盟发起的为移动应用处理器制定的开放标准。
已经完成和正在计划中的规范如下：

2、MIPI联盟的MIPI DSI规范

DCS (DisplayCommandSet)：DCS是一个标准化的命令集，用于命令模式的显示模组。

• DSI, CSI (DisplaySerialInterface, CameraSerialInterface

• DSI 定义了一个位于处理器和显示模组之间的高速串行接口。

• CSI 定义了一个位于处理器和摄像模组之间的高速串行接口。

3、MIPI信号布局布线要求–checklist

布局：

①远离干扰源，防止其他信号干扰到传输速率及信号的传输质量。

②所有的显示接口（不管是采用的接口还是FPC形式的）尽量靠在PCB板边放置，方便拔插。

③主芯片与显示接口的位置不要放的太远，尽量缩短走线的距离，走线属于高速信号。

④如PCB有结构上要求，要严格按照结构放置。

布线：

①MIPI阻抗现PCB板上常规都做100ohm。

②参考层：为了抑制电磁辐射，MIPI的差分线尽量走线内层，靠近GND平面的走线层来走线，保证走线不要跨分割，否则会造成差分线阻抗的不连续性和增加外部噪声对差分线的影响，如果是走在表层，尽量包地处理或拉大跟其他信号的间距，保证20mil以上。

③等长：MIPI线对之间的长度误差是要控制在10mil以内，对内要在5mil以内，等长是为了保证两个差分信号同时到达接收端，否则接收不到正确的数据。

④对称性：MIPI线对之间要始终保持等长、等距。

⑤原理干扰：MIPI线队之间要保持2w以上的间距，MIPI信号线影院里其他高速信号（如并行数据线、时钟线等），至少保证3w以上的距离决不能走平行线，对开开关电源这一类的干扰源更应该原理。

⑥包地：为防止天线效应，没对MIPI线之间的参考GND每隔50-100MIL打一个GND过孔，实现立体包地。MIPI信号的差分线尽可能减少过孔换层，过孔会造成线路阻抗的不连续，如果需要打孔换层来走线，保证差分过孔的一致性，及在换孔位置就近安排一个回流地过孔，以用于信号回流。