主板硬件研发基础–HDMI工作原理

HDMI 接口

技术原理：HDMI 接口采用 TMDS 技术传输数字信号，不仅可以传输高清视频信号，还能同时传输多声道音频信号。它支持 EDID 和 DDC2B，设备之间能够自动协商并选择最合适的视频 / 音频格式，实现 “即插即用” 功能。接口类型：常见的有标准 HDMI 接口、Mini-HDMI 接口和 Micro-HDMI 接口。标准 HDMI 接口用于大多数电脑、电视等设备；Mini-HDMI 接口相对较小，常用于一些便携式设备，如相机、平板电脑等；Micro-HDMI 接口则更小，主要应用于智能手机等小型移动设备。性能特点：随着版本的更新，HDMI 接口的带宽不断提升，HDMI 2.1 接口标准带宽达到了 48Gbps，能够支持 8K 60Hz、4K 120Hz 视频以及 16bit 色深，还支持动态 HDR 数据传输、可变刷新率等功能。应用场景：广泛应用于机顶盒、DVD 播放机、个人电脑、游戏机、电视、数字音响等设备，是家庭影音娱乐系统中最常用的接口之一，也在广电节目制作、医疗手术直播、教育互动教学等领域有应用。

HDMI详细介绍

HDMI是新一代的多媒体接口标准。它能够同时传输视频和音频，简化了设备的接口和连线；同时提供了更高的数据传输带宽，可以传输无压缩的数字音频及高分辨率视频信号。

HDMI向下兼容DVI，但是DVI只能传输视频，而不能同时传输音频，这是两者最主要区别。此外DVI尺寸明显大于HDMI。

随着技术的迭代HDMI发展至今也推出了如干版本，性能更加出色，兼容性不断提高。HDMI正在成为高清时代普及率最高、用途最广泛的数字接口。

HDMI的优势

数字化视频、音频接口技术，是适合影像传输的专用型数字接口，其可同时传输视频和音频信号。

更好的抗干扰性能，能实现最长20米的无失真传输。

针对大尺寸数字平板电视分辨率进行优化，兼容性好。

完全兼容DVI接口标准

支持热插拔

一根线缆实现数字音频、视频信号同步传输，有效降低使用成本和繁杂程度。

HDMI电路原理

以下是对图中 HDMI 接口每根信号的详细介绍：

TMDS 数据传输相关信号

·V_HDMI_TX2_DP（针脚 2）、V_HDMI_TX2_DN（针脚 3）：

·功能：构成 TMDS（Transition Minimized Differential Signaling，最小化传输差分信号）数据通道 2 的差分信号线。HDMI 通过 3 组 TMDS 数据通道来传输视频和音频数据，数据通道 2 主要负责传输一部分视频或音频信息。

·原理：差分信号传输方式利用两根线传输幅度相等、相位相反的信号，接收端通过检测两根线的电压差来还原数据，能够有效抵抗电磁干扰，保证信号在长距离传输过程中的稳定性和准确性。

·V_HDMI_TX1_DP（针脚 4）、V_HDMI_TX1_DN（针脚 5）：

·功能：组成 TMDS 数据通道 1 的差分信号线，用于传输另一部分视频或音频数据，和其他数据通道协同工作，以完整传输一帧图像以及对应的音频数据。

·原理：同样基于差分信号传输原理，在高速数据传输中减少信号衰减和失真，确保数据准确无误地从发送端（如电脑显卡、蓝光播放器）传输到接收端（如电视、显示器）。

·V_HDMI_TX0_DP（针脚 6）、V_HDMI_TX0_DN（针脚 7）：

·功能：构成 TMDS 数据通道 0 的差分信号线，负责传输视频和音频数据的一部分，三个数据通道共同协作，实现高清视频和多声道音频的高质量传输。

·原理：采用差分信号传输，提高信号的抗干扰能力，保证在复杂电磁环境下数据传输的可靠性。

·V_HDMI_CLK_DP（针脚 10）、V_HDMI_CLK_DN（针脚 11）：

·功能：组成 TMDS 时钟通道的差分信号线，传输时钟信号。该时钟信号为数据通道提供同步参考，确保接收端能够按照正确的时序解析来自三个数据通道的数据。

·原理：通过差分信号传输时钟信号，保证时钟信号的稳定性和准确性，如同指挥家掌控乐队演奏的节奏一样，控制数据传输的节奏，使数据能够被准确接收和处理。

I²C 总线相关信号

·V_HDMI_SCL（针脚 14）：

·功能：I²C 总线的串行时钟线（Serial Clock Line），为 I²C 总线上的数据传输提供时钟信号，协调数据传输的节奏。在传输 EDID（Extended Display Identification Data，扩展显示标识数据）等信息时，控制数据传输的时序，确保发送端和接收端之间数据传输的同步。

·原理：按照一定的频率产生时钟脉冲信号，数据在时钟脉冲的上升沿或下降沿被发送和接收，以此保证数据传输的准确性。

·V_HDMI_SDA（针脚 15）：

·功能：I²C 总线的串行数据线（Serial Data Line），用于传输 EDID 等信息。EDID 包含了显示设备的型号、分辨率、刷新率、色彩模式等参数，信号源设备（如电脑、游戏机）通过读取这些信息，能够自动将输出信号调整为适合显示设备的最佳设置。

·原理：在 SCL 时钟信号的同步下，数据以串行方式在 SDA 线上逐位传输，实现设备之间的信息交互。

热插拔检测信号

·V_HDMI_HPD_SINK（针脚 19）：

·功能：用于热插拔检测（Hot Plug Detect，HPD）。当显示设备（如电视、显示器）通过 HDMI 接口连接到信号源设备（如电脑、蓝光播放器）时，该针脚会发送信号通知信号源设备显示设备已连接；当显示设备断开连接时，也会通过此针脚告知信号源设备，以便信号源设备进行相应的设置调整，如切换输出模式等。

·原理：当显示设备连接上时，HPD 信号线路会产生电平变化，信号源设备检测到这种变化后，会自动识别到新设备的接入，并进行相应的初始化和配置操作。

电源及其他信号

·5V_SYS_HDMI、5V_HDMI：

·功能：为 HDMI 接口及连接的设备提供电源，一般用于为接口电路中的芯片、元件等提供稳定的工作电压，确保其能够正常处理和传输数据。

·原理：通过电源线路将稳定的 5V 电压传输到接口电路中的各个元件，保证其正常工作。

·接地连接点（图中多处接地标识）：

·功能：为整个接口电路提供电气参考电位，起到稳定电路、减少干扰的作用。接地良好可以降低信号噪声，保证信号传输的稳定性和设备的正常工作。

·原理：将接口电路中的各个元件的地线连接到一起，并与大地或设备的公共地相连，形成一个统一的零电位参考点，减少不同元件之间的电位差引起的干扰。

V_HDMI_TX_DP和V_HDMI_TX_DN是显示图像信号传输线，V_HDMI_CLK_DP和V_HDMI_CLK_DN是接口的时钟信号线，V_HDMI_SCL和V_HDMI_SDA是接口的I2C总线，V_HDMI_HPD_SINK是接口的热插拔识别信号。

HDMI的结构框图

这是 HDMI（高清多媒体接口） 连接原理图，展示了 CPU（或 GPU，以下统称 CPU）与 HDMI 连接器之间的信号转换、传输及硬件设计逻辑。以下从 整体原理 和 关键设计细节 拆解：

一、整体原理：“信号转换 + 传输” 链路

HDMI 核心功能是 传输高分辨率视频、音频及控制信号（如热插拔、EDID 读取）。本图实现：

2.信号传输：通过 PCB 走线，将 HDMI 信号传递到连接器（公头 / 母头）。

3.功能覆盖：支持视频 / 音频传输、热插拔检测、EDID 读取（显示器参数协商）。

二、关键设计细节：逐模块 + 信号解析

1. 高速视频数据通道（TMDS）

HDMI 用 3 组 TMDS 差分对（Data0~2）传输视频 / 音频数据，1 组 TMDS 时钟差分对（Clock+/-）同步数据：

·功能：

·3 组数据差分对并行传输，支持高分辨率（如 4K）、高刷新率（如 60Hz）。

·时钟差分对为数据传输提供同步基准，避免误判。

·设计细节：

·阻抗匹配：TMDS 差分对需控制为 100Ω±10% 差分阻抗，保证信号完整性。

·滤波与隔离：图中串联电容（Ccouple）用于 隔直通交（阻断直流噪声，仅传输交流数据）。

·等长 / 等距：3 组数据差分对 + 1 组时钟差分对需严格等长（误差 < 50mil），避免相位差导致画面错位。

  RTMDS相关电路的作用是给 4组 TMDS 差分信号提供直流分量，因为 4组 TMDS 差分信号在传输过程中经过了耦合电容，耦合电容会把直流分量过滤掉，因此在耦合电容后面需要一个提供直流分量的电路。

2. 辅助控制通道（DDC/CI）

·功能：

·传输 EDID（显示器参数）：显示器通过 DDC_SDA/SCL 向 CPU 上报分辨率、色域、刷新率等参数，CPU 自动适配输出。

·支持 DDC/CI 指令（如显示器亮度调节、输入源切换）。

·信号组成：

·DDC_SCL（I²C 时钟） + DDC_SDA（I²C 数据）：标准 I²C 总线，兼容低速控制需求。

·设计细节：

·上拉电阻（Rpull）：V3.3_50 上拉到 3.3V，保证 I²C 总线空闲时为高电平（符合 I²C 协议）。

·电平转换：若 CPU 端电平与 HDMI 端不兼容（如图中 Level Shifter），需用电平转换芯片适配（如 1.8V→3.3V）。

3. 热插拔检测（HPD：Hot Plug Detect）

·功能：

·检测 HDMI 设备（显示器）是否插入 / 拔出，触发 CPU 重新协商信号（如识别新显示器、切换输出）。

·设计细节：

·电平转换：Level Shifter 适配 CPU 与 HDMI 端的电平（如 CPU 侧 1.8V → HDMI 侧 3.3V）。

·下拉 / 上拉逻辑：显示器插入时，HPD 引脚被上拉为高电平；拔出时回归低电平，CPU 通过电平变化判断状态。

4. 电源与接地（Power & GND）

·HDMI Power（+5V）：

·为 HDMI 连接器供电（如驱动接口电路、EDID 存储芯片），电流较小（通常 < 50mA）。

·GND：

·多组 GND 引脚用于 信号回流（差分对的 “地参考”）和 屏蔽干扰。

·需保证 GND 平面完整（避免 “地分割”），降低噪声耦合。

5. 电平转换（Level Shifter）

·功能：

·适配 CPU 与 HDMI 设备的 电平差异（如 CPU 侧 1.8V/2.5V → HDMI 侧 3.3V）。

·常见于移动设备（如手机、平板），因 CPU 内核电压低，需转换后驱动外部接口。

·设计细节：

·需匹配 速率需求：辅助通道（DDC/HPD）是低速信号，可用简单电平转换芯片（如 TXB0108）；高速视频通道通常无需转换（直接兼容差分电平）。

三、核心设计目标：“兼容性 + 信号完整性 + 可靠性”

1.兼容性：

·辅助通道（DDC/HPD）需严格遵循 HDMI 协议（CEA-861 标准），保证显示器被正确识别。

2.信号完整性：

·高速 TMDS 差分对需严控阻抗、等长、滤波，避免 反射、串扰、衰减 导致花屏 / 闪屏。

3.可靠性：

·电源滤波、接地设计需足够 robust，应对复杂电磁环境（如电脑内部 EMI）。

总结：HDMI 设计的 “3 大关键”

1.高速信号完整性（TMDS 差分对的阻抗、等长、滤波）。

2.低速控制兼容性（DDC、HPD 协议匹配 + 电平转换）。

3.电源与接地可靠性（滤波、平面设计，抗 EMI）。

理解这些，就能从原理图推导实际硬件的设计约束（如 PCB Layout 规则），也能快速定位 HDMI 接口 “不识别、花屏、闪断” 等问题～

HDMI接口例子

当Sink准备好之后，HPD会给到Source，指示有Sink插入AUX(Auxiliary)传输设定与控制指令。包括读取扩展显示识别数据(EDID)，以确保DP信号的正确传输；读取显示器所支持的DP接口的信息，如主要通道的数量和DP信号的传输速率；进行各种显示组态暂存器的设定；读取显示器状态暂存器。只有先保证AUX的信号正确才能使DP接口的信号正确传输。辅助通道(AUX Channel)作为DP接口中一条独立的双向传输辅助通道。

PI3HDX1204B1 是一款适用于 HDMI 2.0 6.0 Gbps 的 ReDriver™器件，核心功能围绕信号优化与转换展开，具体如下：

1. HDMI 2.0 信号增强与补偿

作为限幅型重驱动芯片，它能补偿高速 TMDS 信号在传输中的插入损耗，支持 6Gbps 速率下的信号传输。通过可编程的均衡（EQ）、输出摆幅（SW）和去加重（De-emphasis）控制，可优化不同物理介质（如线缆、电路板迹线）上的差分信号性能。其最大均衡值在 6Gbps 时可达 + 22dB，且附加抖动性能是传统 ReDriver 器件的 2 倍，能有效提升信号完整性。

2. 双模式 DisplayPort 电平转换

该芯片支持双模式 DisplayPort（DP++）到 HDMI 2.0 的电平转换应用，可将 DP 信号转换为符合 HDMI 2.0 标准的输出信号，实现不同显示接口间的兼容与信号适配。

3. 灵活的配置方式

其 EQ、输出摆幅和去加重参数可通过引脚绑定（pin-strapping）或 I²C 编程两种方式进行配置，能根据具体应用场景调整，以适配不同的传输介质和信号需求。

4. 辅助功能与特性

内置通道活动检测器，支持 50Ω 至 VCC 或 200kΩ 至 VCC 的可选输入端接；

具备独立的通道配置能力，可对每个通道的均衡、输出摆幅和去加重进行单独设置；

支持 3.3V 供电，工作温度范围覆盖 – 40℃至 85℃，适用于工业环境。

引脚号	引脚名称	类型	描述
数据信号
4、5	A0RX+、A0RX-	输入	A0 通道的 TMDS 输入，内部有 50Ω 上拉电阻，否则为约 200kΩ 上拉电阻。
35、34	A0TX+、A0TX-	输出	A0 通道的 TMDS 输出，内部有 50Ω 上拉电阻，否则为约 2kΩ 上拉电阻。
7、8	A1RX+、A1RX-	输入	A1 通道的 TMDS 输入，内部有 50Ω 上拉电阻，否则为约 200kΩ 上拉电阻。
32、31	A1TX+、A1TX-	输出	A1 通道的 TMDS 输出，内部有 50Ω 上拉电阻，否则为约 2kΩ 上拉电阻。
10、11	A2RX+、A2RX-	输入	A2 通道的 TMDS 输入，内部有 50Ω 上拉电阻，否则为约 200kΩ 上拉电阻。
29、28	A2TX+、A2TX-	输出	A2 通道的 TMDS 输出，内部有 50Ω 上拉电阻，否则为约 2kΩ 上拉电阻。
13、14	A3RX+、A3RX-	输入	A3 通道的 TMDS 输入，内部有 50Ω 上拉电阻，否则为约 200kΩ 上拉电阻。
26、25	A3TX+、A3TX-	输出	A3 通道的 TMDS 输出，内部有 50Ω 上拉电阻，否则为约 2kΩ 上拉电阻。
控制信号
19	SCL	输入	I²C 时钟输入。
18	SDA	输入 / 输出	I²C 数据输入 / 输出。
17、16、22	A4、A1、A0	输入	I²C 可编程地址位，内部有 100kΩ 上拉电阻。
20	PEN	输入	电源使能，内部有 100kΩ 上拉电阻。
21	Pin_Mode	输入	输入，内部有 100kΩ 上拉电阻。当为高电平时，每个通道由外部引脚电压编程；当为低电平时，每个通道由 I²C 总线上存储的数据编程。
42、41、40、39	BST[3:0]	输入	输入，内部有 100kΩ 上拉电阻。当引脚模式为高电平时，这些引脚设置所有通道的均衡增强量。
23	VOD1	输入	输入，内部有 100kΩ 上拉电阻。当引脚模式为高电平时，该引脚设置所有通道的输出电压电平。
1、2	DE[1:0]	输入	输入，内部有 100kΩ 上拉电阻。当 Pin_Mode 为高电平时，这些引脚设置所有通道的输出去加重电平。
38、37	NC	未连接	未连接。
电源引脚
6、12、30、中心焊盘	GND	地	接地引脚。
3、9、15、24、27、33、36	VCC	电源	电源供应引脚。

这是 PI3HDX1204B1 芯片的功能框图，可从信号流程和模块分工理解其工作逻辑：

一、信号流程（以单通道 AxRX±→AxTX± 为例）

输入接收（Rx）：

来自外部的 TMDS 信号（如 HDMI/DisplayPort 数据）从AxRX±引脚输入，先经过50Ω 或 200kΩ 可选上拉电阻（适配不同输入场景），进入Rx（接收放大器）模块。

Rx 负责初步放大信号，同时通过 Equalization（均衡） 功能补偿信号传输中的高频损耗（比如线缆导致的衰减），让弱信号恢复 “清晰”。

去加重（De-emp）：

信号进入De-emp模块，通过 De-emphasis（去加重） 进一步优化信号质量。原理是对信号高频成分做预补偿，抵消后续传输 / 输出可能产生的失真，确保信号完整性。

缓冲（Buffer）：

经过处理的信号进入Buffer，主要起信号缓冲、驱动增强作用，为后级输出提供稳定的信号 “驱动力”，避免信号衰减影响输出质量。

输出驱动（Tx）：

信号抵达Tx（输出驱动器），通过 Voltage Swing（电压摆幅） 功能调整输出信号的电压幅度，适配后级负载（如传输线缆、显示设备接口）。最后经 50Ω 或 2kΩ 可选上拉电阻 从AxTX±引脚输出，完成信号 “接收→处理→放大→输出” 的全流程。

二、控制与配置（Control Logic/Configuration Registers）

框图下方的Control Logic/Configuration Registers（控制逻辑 / 配置寄存器）是芯片的 “大脑”，功能分两部分：

I²C Slave：

支持 I²C 通信协议，可通过外部主控（如 MCU）的SDA/SCL引脚，对芯片内部寄存器进行编程。比如：

调整均衡强度、去加重等级、输出摆幅等参数；

配置芯片工作模式、地址（A0,A1,A4 用于设置 I²C 从机地址）。

引脚配置（Pin_Mode 等）：

Pin_Mode：决定芯片配置方式。HIGH 时，通过外部引脚（VOD1/DE[1:0]/BST[3:0]）的电平直接设置参数；LOW 时，优先使用 I²C 写入的寄存器配置。

VOD1/DE[1:0]/BST[3:0]：当Pin_Mode=HIGH时，这些引脚直接控制输出摆幅、去加重等级、均衡增强量，实现 “硬件直连式” 快速配置。

PEN：电源使能引脚，HIGH 激活芯片，LOW 关断以降低功耗。

三、核心价值：信号 “续命” 与灵活适配

简单说，PI3HDX1204B1 的功能可概括为 “信号修复 + 智能配置”：

对 HDMI/DisplayPort 等高速视频信号，通过均衡、去加重补偿损耗，让长距离传输后的弱信号恢复可用；

支持 I²C 和硬件引脚两种配置方式，适配不同应用场景（比如产线快速调试用引脚配置，系统级灵活控制用 I²C），确保信号质量的同时，给工程师留足设计自由度。

理解这张框图，就能抓住芯片的核心逻辑：通过模块化处理链修复信号，用控制模块实现灵活配置，最终保障高速视频数据稳定、高质量传输。

在 PI3HDX1204B1 芯片中，TMDS 信号从AxRX±引脚输入时设置 50Ω 或 200kΩ 可选上拉电阻，主要有以下几个作用：

1. 稳定输入电平

避免电平漂移：在没有外部信号输入时，引脚处于悬空状态，容易受到外界电磁干扰 ，导致引脚电平不稳定。上拉电阻可以将引脚电平拉高到一个确定的高电平状态（接近电源电压VCC ），从而保证输入信号在没有有效数据时处于稳定的状态，防止出现误判。例如，当外界干扰信号试图改变引脚电平，上拉电阻的存在使得引脚电平有一个恢复到高电平的趋势，提高了电路的抗干扰能力。

电平匹配：不同的设备或信号源输出的信号电平范围可能存在差异，通过选择合适的上拉电阻（50Ω 或 200kΩ ），可以将输入引脚的电平调整到芯片能够正确识别的范围内，确保芯片能够准确读取输入的 TMDS 信号。

2. 阻抗匹配

减少信号反射：TMDS 信号是高速差分信号，在传输过程中，如果传输线的阻抗与负载阻抗不匹配，就会产生信号反射，导致信号失真，影响信号的完整性 。50Ω 的上拉电阻可以起到一定的阻抗匹配作用，使得芯片输入引脚的阻抗与传输线的阻抗相匹配，减少信号反射。例如，在 HDMI 或 DisplayPort 的信号传输线缆中，其特性阻抗一般为 100Ω（差分阻抗），通过在芯片输入引脚设置合适的上拉电阻，能够更好地匹配传输线的阻抗，保证信号的稳定传输。

优化信号传输：对于不同长度或特性的传输线，可能需要不同的阻抗匹配策略。200kΩ 的上拉电阻可以在一些对信号传输要求不是特别高，或者传输线较短的场景下使用，在满足一定的信号完整性要求的同时，还可以降低功耗（相较于 50Ω 电阻，200kΩ 电阻的电流消耗更小）。

3. 降低功耗

灵活选择：根据实际应用场景选择不同阻值的上拉电阻，可以在保证信号质量的前提下，降低芯片的功耗。当信号传输距离较短，对信号完整性的影响相对较小，并且对功耗较为敏感时，可以选择 200kΩ 的上拉电阻，因为其阻值较大，流过的电流较小，从而降低了芯片的静态功耗 。而在信号传输距离较长，对信号完整性要求较高的场景下，则选择 50Ω 的上拉电阻，以确保信号的可靠传输。

此电路PIN_MODE设置为高电平，所以是每个通道通过外部引脚电压设置去加重情况。

1、2 引脚（DE[1:0] ）主要作用是在特定条件下设置所有通道的输出去加重电平，具体如下：

1. 电平设置与信号优化

当 Pin_Mode（引脚模式设置引脚）为高电平时，芯片采用引脚配置模式。此时，DE[1:0] 引脚通过内部 100kΩ 上拉电阻保持在一个相对稳定的电平状态， 并依据外部连接情况，即引脚所接的电平状态，来设置所有通道的输出去加重电平。

去加重是一种信号处理技术，主要针对高速数字信号。在信号传输过程中，高频分量会因传输线的损耗等因素而衰减得比低频分量更快，导致信号失真。通过去加重技术，在发送端对信号的高频分量进行增强，当信号到达接收端时，高频分量和低频分量的衰减程度能达到相对平衡，从而提升信号的完整性，减少码间干扰，使接收端能更准确地恢复原始信号。DE[1:0] 引脚提供了一种硬件配置方式，可快速、直接地调整去加重电平，以适配不同的传输介质和应用场景对信号质量的要求。

2. 灵活配置与应用场景适配

不同的传输场景，比如不同长度、材质的传输线缆，对去加重的需求不一样。较短的线缆可能只需要较小的去加重电平，而较长的线缆则需要更大程度地增强高频分量。DE[1:0] 引脚允许工程师根据实际的传输条件，通过改变引脚的连接状态（接地、接电源或者悬空等，具体取决于芯片手册中的配置表 ），轻松调整去加重电平，以达到最佳的信号传输效果。 相较于通过 I²C 编程的方式，引脚配置在一些对快速调试有需求的场景下，比如产品原型设计阶段，能更便捷地调整参数，提高开发效率。

表格是去加重的设置

在以下实际应用场景中，会设置去加重配置为 -1.0dB ：

长距离高速信号传输场景

传输介质影响：当使用较长的传输线缆（如超过数米的 HDMI 或 DisplayPort 线缆 ）来传输高速 TMDS 信号时，信号在传输过程中会经历显著的衰减，尤其是高频成分。线缆的阻抗、材质等因素都会导致高频信号损失严重。例如，在一些大型会议室或家庭影院系统中，从播放设备到显示设备之间的连接线缆可能长达 5 米甚至更长，此时高频信号的衰减会使信号质量下降，导致图像出现模糊、色彩失真等问题。

补偿需求：为了补偿这种高频信号的衰减，使接收端能够接收到完整、清晰的信号，就需要采用较大程度的去加重设置。-1.0dB 的去加重配置可以增强发送端信号的高频成分，当信号到达接收端时，高频和低频成分的衰减达到相对平衡，从而提高信号的完整性，保证显示设备能够正确显示图像和播放音频。

存在较多干扰的传输环境

干扰因素：在一些电磁环境复杂的场合，如靠近大型电机、变压器等设备的地方，信号传输会受到电磁干扰。这些干扰对高频信号的影响往往更大，可能会导致信号的高频成分发生畸变或丢失。例如，在工业控制环境中，各种电气设备产生的电磁干扰会严重影响高速信号的传输质量。

优化信号质量：通过设置去加重配置为 -1.0dB ，增强发送端信号的高频成分，能够在一定程度上提高信号的抗干扰能力。即使在传输过程中高频信号受到干扰而衰减，接收端仍有可能接收到足够强度的高频信号，从而准确恢复原始数据，确保设备的正常运行。

对信号质量要求极高的应用

应用需求：在一些对图像和音频质量要求极高的专业领域，如影视后期制作、高端游戏显示等场景，任何信号的失真都可能被察觉到。为了保证最终呈现的画面和声音效果完美无缺，需要对信号进行精细的处理。

去加重设置作用： -1.0dB 的去加重配置有助于最大程度地优化信号质量，减少高频信号衰减带来的影响，使显示设备能够呈现出更加清晰、细腻的图像，音频设备能够播放出更加逼真的声音，满足专业用户对高质量视听体验的需求。

这是 PI3HDX1204B1 芯片的均衡设置表，核心作用是通过 BST[3:0] 引脚组合，适配不同速率（6Gbps/8Gbps）信号的均衡补偿需求，直接影响高速信号传输质量。以下是关键分析：

一、核心逻辑：引脚编码→均衡补偿量

表格用 4 位二进制编码（BST3~BST0） 对应不同的均衡增益（dB 值），本质是给芯片 “设置处方”：信号传输衰减越严重（比如长线缆、高频损耗大），就选 更高 dB 值 的均衡，补偿信号丢失的高频成分。

编码规则	补偿目标	典型场景
BST [3:0] 全 0	最低均衡（0.25dB/0.4dB）	短线缆、低损耗传输（比如板内）
BST [3:0] 全 1	最高均衡（22.2dB/24.3dB）	长线缆、高损耗场景（比如 HDMI 长距离布线）

二、2 大 数据传输速率维度：6Gbps（3GHz） vs 8Gbps（4GHz）

表格区分了 6Gbps（对应 3GHz 频率） 和 8Gbps（对应 4GHz 频率） 两种场景，核心是 频率越高，信号衰减越严重，所以相同 BST 编码下，8Gbps 的均衡 dB 值更高。

比如 BST3~BST0 = 0000 时：

6Gbps（3GHz）仅需补偿 0.25dB，因为低频衰减小；

8Gbps（4GHz）需补偿 0.4dB，因为高频衰减更大。

再比如 BST3~BST0 = 1111 时：

6Gbps 补偿 22.2dB，8Gbps 补偿 24.3dB，高频场景对均衡需求更强烈。

三、设计意义：灵活适配 “信号损耗”

芯片支持这么多均衡档位，目的是 让工程师根据实际布线 / 场景动态调整：

量产调试：不同机型的线缆长度、材质不同，可通过 BST[3:0] 引脚硬件配置，找到最优均衡值，避免信号过补偿（导致失真）或欠补偿（信号模糊）。

复杂场景兼容：比如同一设备要同时支持短距离板内传输（低均衡）和长距离 HDMI 外接（高均衡），通过引脚配置即可灵活切换。

四、实操建议：怎么选？

先测损耗：用示波器抓接收端信号，看高频成分（比如信号上升沿、高频噪声）是否衰减。

从小到大试：从低均衡（BST 全 0）开始，逐步增加 dB 值，直到信号眼图（Eye Diagram）清晰、误码率降低。

优先看速率：如果是 8Gbps（4GHz）的高速场景，相同编码下补偿需求更高，直接对应表格右侧列。

简单说，这张表就是给工程师的 “信号补偿工具箱”—— 根据传输频率、线缆损耗选编码，让衰减的高速信号 “满血复活”，保障 HDMI/DisplayPort 等高带宽数据稳定传输。

引脚：HHA_BST0、HHA_BST1、HHA_BST2、HHA_BST3

对应芯片功能：参考之前的均衡表，这 4 个引脚（BST[3:0] ）组合起来，决定芯片对高速信号的均衡补偿量（补偿信号传输中的高频损耗 ）。

当前配置：因为只有HHA_BST2没有通过 4.7KΩ 电阻下拉到地（4.7K/4/1/X 的/X表示不上件），所以BST3~BST0 = 0010，对应均衡表中补偿值（6Gbps 时 1.1dB、8Gbps 时 1.6dB ）。

这样的配置主要基于以下几个方面的原因：

当 HDMI 线缆长度在 3~5 米时，6Gbps 信号（HDMI 2.0 版本的典型 lane 速率）的损耗刚好落在 0.8~1.2dB 区间，1.1dB 的均衡补偿能精准抵消损耗；若传输速率提升到 8Gbps（部分 HDMI 2.1 入门设备的 lane 速率），高频损耗会增加（速率越高，高频衰减越严重），此时 1.6dB 的补偿也能匹配对应损耗。

2. 中等质量的 HDMI 线缆：非屏蔽 / 细芯线缆（主流民用线缆）

HDMI 线缆的质量直接影响损耗，常见线缆类型的损耗差异如下：

高质量线缆：AWG 24~26 规格（线芯粗）、双层屏蔽（抗干扰），3 米长度下 6Gbps 损耗仅 0.6~0.8dB，无需此配置（用低补偿即可）；

中等质量线缆：AWG 28~30 规格（线芯较细）、单层屏蔽或无屏蔽（如常见的 “高清线”“家用基础款线缆”），3 米长度下 6Gbps 损耗约 1.0~1.3dB，正好需要 1.1dB 补偿；

低质量线缆：AWG 32 以上（线芯极细）、无屏蔽，3 米损耗可能 > 1.5dB，需更高补偿（此配置不够）。

民用场景中，多数用户使用的是 “中等质量线缆”（价格 50~150 元，长度 3~5 米），此时BST3~BST0=0010的配置能完美适配这类线缆的损耗特性，避免因线缆质量不足导致的画面模糊、色彩失真、音频卡顿。

3. 特定 HDMI 版本与速率需求：HDMI 2.0/2.1 入门级设备

此配置对应的 6Gbps、8Gbps 速率，恰好匹配 HDMI 2.0 及 HDMI 2.1 入门设备的传输需求：

HDMI 2.0 设备：单 lane 最高速率 6Gbps，总带宽 18Gbps（支持 4K@60Hz），3~5 米中等线缆的损耗需 1.1dB 补偿，确保 4K 画质无拖影、无丢帧；

HDMI 2.1 入门设备：部分低端 4K@120Hz 设备（或简化版 HDMI 2.1），单 lane 速率可能降至 8Gbps（而非标准 HDMI 2.1 的 12Gbps），此时 1.6dB 补偿能抵消 8Gbps 信号的额外损耗，保证高刷新率画面的稳定性（如电竞显示器的 4K@100Hz 模式）。

三、电路设计视角：为何通过 “HHA_BST2 不上件” 实现此配置？

“只有 HHA_BST2 不上件（4.7K/4/1/X），其他 BST3~BST0 通过 4.7K 电阻下拉到地”，本质是主板厂商的 “预设适配主流场景” 设计 ：

主流用户的 HDMI 使用场景（3~5 米中等线缆、HDMI 2.0/2.1 入门设备）恰好需要中等补偿（1.1~1.6dB），因此通过 “固定引脚配置”（不上件 HHA_BST2）将均衡值锁定在这个区间，避免用户因线缆 / 设备差异频繁调整；

若用户有特殊需求（如短距离高质量线缆，需低补偿；或长距离布线，需高补偿），可通过修改 BST 引脚的下拉电阻（如将 HHA_BSTx 改为上件 / 不上件）调整配置 —— 但这种 “预设中等补偿” 的设计，能覆盖 80% 以上的民用场景。

总结

当你的 HDMI 电路满足以下任一条件时，就需要BST3~BST0=0010（1.1dB/1.6dB 补偿）的配置：

使用3~5 米长度的 HDMI 线缆，且为常见的中等质量（非屏蔽 / 细芯）线缆；

连接的是HDMI 2.0 设备（如 4K@60Hz 电视 / 显示器）或HDMI 2.1 入门设备（如 4K@100Hz 电竞显示器）；

信号传输环境无严重电磁干扰（仅靠近路由器、机顶盒等小型设备），信号损耗以 “线缆长度 / 质量导致的固有衰减” 为主。

若实际场景中出现画面闪屏、色彩偏差，可能是补偿值与实际损耗不匹配（如用了 5 米以上线缆却用此配置，补偿不足），需结合芯片手册的均衡表调整 BST 引脚的上件状态。

这些引脚（A4、A1、A0 ）是芯片的 I²C 从机地址配置引脚，核心作用是 “让 1 颗主控（如 MCU）能区分多颗同型号芯片”，以下是详细拆解：

一、I²C 通信的基础逻辑

I²C 总线是 “一主多从” 架构（1 个主控 + N 个从机），所有从机共享 SCL（时钟）和 SDA（数据）线。为了让主控能精准 “点名” 某颗从机，每颗从机需要设置唯一地址。

二、A4、A1、A0 的作用：“地址编码”

这 3 个引脚通过电平高低（0 或 1）的组合，给芯片设置不同的 I²C 从机地址。

引脚电平组合（A4、A1、A0）	对应的 I²C 从机地址	设计意义
000	基础地址 + 000（示例）	同一总线上接多颗芯片时，用不同组合区分
001	基础地址 + 001（示例）	避免地址冲突，让主控能单独控制某颗芯片
…	…	…

三、内部 100kΩ 上拉的意义

引脚内部有 100kΩ 上拉电阻，默认电平为高（1）：

若外部电路不做处理（悬空），引脚自动为高电平；

若需要设置为低电平（0），只需外接导线到 GND 即可。

这种设计让工程师不用额外加电阻，就能灵活配置地址（省成本、简化布线）。

四、实操场景：多芯片级联

比如在复杂显示系统中，可能用 2 颗 PI3HDX1204B1 扩展信号：

芯片 1：A4=0、A1=0、A0=0 → 地址 0xXX

芯片 2：A4=0、A1=0、A0=1 → 地址 0xXY

主控通过 I²C 发指令时，带不同地址前缀，就能单独控制某颗芯片的均衡、去加重等参数。

简单说，A4、A1、A0 是给芯片 “设身份 ID” 的引脚，通过电平组合让 I²C 主控能区分多颗同型号芯片，实现精准控制。

此电路设置为111

1. 引脚作用

在 PI3HDX1204B1 芯片里，VOD1、VOD0 引脚是用于设置输出电压摆幅（Output Voltage Swing）的选择位 。通过给这两个引脚设置不同的电平组合（0 或 1 ），能调整芯片输出信号的电压摆幅大小，以此适配不同传输场景对信号强度、驱动能力的需求，优化高速信号（像 HDMI/DisplayPort 信号 ）传输时的信号完整性，补偿传输线路带来的损耗等。

2. 不同组合对应效果

结合表格看：

当 VOD1 = 0 且 VOD0 = 0 时，输出电压摆幅为 0.8 Vppd（峰 – 峰值差分电压 ），这种小摆幅适合对功耗敏感、传输距离短、负载轻的场景，能降低功耗，不过驱动能力相对弱些。

当 VOD1 = 0 、VOD0 = 1 ，摆幅是 0.95 Vppd ，摆幅有所提升，可适配稍长距离或稍重负载，在功耗和驱动能力间找平衡。

VOD1 = 1 、VOD0 = 0 时，摆幅达 1.15 Vppd ，适合传输距离较长、信号衰减多，需要更强驱动能力来保障信号质量的情况。

VOD1 = 1 、VOD0 = 1 时，摆幅 1.3 Vppd 最大，用于长距离、高损耗传输，或要驱动高负载（比如连接长线缆、多个接收设备 ）的场景，用更高摆幅补偿信号衰减，让接收端能清晰识别信号 。

原理图里只有 VOD1 引脚，没 VOD0，可能原因：

芯片设计简化：芯片内部把 VOD0 功能固化（比如默认固定电平），只用 VOD1 实现基础摆幅调节，砍去 VOD0 简化硬件。

应用场景适配：实际电路（像短距传输）只需两种摆幅，VOD1 高低电平选就行，不用 VOD0 精细调，省元件、布线。

原理图省略：VOD0 内部已固定（接电阻 / 默认电平），原理图只画用到的 VOD1，简化绘图。

PEN 引脚是 电源使能控制引脚，核心作用是 “开关芯片的电源模式”，直接决定芯片是否工作，以下是关键解读：

一、基础功能：控制芯片上电 / 掉电

高电平（默认）：内部 100kΩ 上拉电阻会把引脚拉到高电平（接近 VCC ），此时芯片正常工作，输入输出、配置功能全部启用。

低电平（外部拉低）：若通过电路（如接 GND ）将 PEN 拉低，芯片进入掉电模式（Power Down Mode），输入输出端接会被重置（比如输入 200K、输出 2K 欧姆），芯片停止信号处理，大幅降低功耗。

二、实用场景：灵活控功耗

待机 / 休眠：设备进入待机时，拉低 PEN 让芯片休眠，省功耗（比如显示器待机时，关闭 HDMI 信号处理）。

热插拔保护：外接设备（如显示器）插入瞬间，先拉低 PEN 避免浪涌冲击，稳定后再拉高启用芯片。

三、内部上拉的意义

内部 100kΩ 上拉电阻，默认保证芯片 “上电即工作”：

若外部电路不处理 PEN（悬空），引脚自动为高电平，芯片直接进入工作状态，简化设计（不用额外接电阻）。

如需掉电模式，只需外接一个开关或 MCU 引脚，轻松拉低 PEN 。

简单说，PEN 是芯片的 “电源总开关” 引脚，通过高低电平控制芯片工作 / 休眠，兼顾 “默认自动工作” 和 “灵活控功耗”，让设备在需要时省电、保护芯片。

三极管的基极接的是热插拔信号，当HDMI设备插上时，三极管不导通，HHA_PEN通过芯片内部的上拉电阻上拉为高电平，此时芯片正常工作；当HDMI设备拔出时，三极管导通，HHA_PEN被拉低，此时芯片进入掉电模式。

在芯片应用中，通过SCL和SDA引脚，主控设备能够与芯片进行通信，实现对芯片的各种功能配置（如设置芯片的工作模式、调整信号处理参数等）以及读取芯片的状态信息，使得芯片能够按照系统的要求正常工作。

主板硬件研发知识还是很难的，如果觉得文章哪里讲的不清楚，或者有哪些好的改进意见，欢迎提出和讨论~