浅谈HD-SDI新型防护设计注意事项

浅谈HD-SDI新型防护设计注意事项

关键字：HD-SDI（实时高清技术）电路保护电路设计

一般我们认为好的防护方案大致要做以下几点：

1、尽可能满足系统性能的要求，即对原有的信号无衰减及不良影响；

2、防护方案本身要具备良好的稳定性，包括环境条件的变化情况；

3、防护方案本身的成本要尽量优化，在可能的情况不允许任何的累赘；

4、浪涌设计方案要尽可能满足系统环境需求与防护标准。

HD-SDI 作为一种实时高清技术，越来越被外界所关注，目前已经有相当部分客户的工程师在研究这个问题，并且已有大部分产品已经被使用，但它的综合性能还是欠缺的，譬如：防护设计等等。

HD-SDI在综合系统中包括发射端和接收端，那么它在设计中主要有哪些是值得我们需要注意的，下面就围绕这个主题展开。

首先我们来看为HD-SDI选择的不同厂家的“发射端—接收端”芯片及其附属电路

图1 HD-SDI的“发射端—接收端”来自不同芯片厂家的芯片及其附属电路值得我们注意的是，不同厂家的芯片上面的附属电路是不一样的，主要表现在补偿电感（5.6nH/6.8nH）或发射端电容（4.7uf）或接收端电容（1uf）。为保证上述系统的稳定性，上述部件误差在5% 以内。也正好说明我们的防护电路添加进来时，某些部件的误差是需要控制的，特别是影响系统阻抗特性的器件。

其次我们来看一般防护电路的构架（图2）：

图2 一般防护电路的构架

第一级：大能量的泻放（电压触发型）；

退耦电路：协调第一级电路与第二级电路，保证第二级电路不会损坏，适当可以控制残压的大小；

第二级：较小能量的释放与箝位，保护后端电路。

第一级GDT 与第二级ESD 除了考虑本身释放电流的能力之外，就是本身器件的寄生电容不能影响系统的性能。

一般GDT选择贴片封装（DO-214AA）SPA090F , ESD 选择贴片封装(SOD-323) TUSD03FB.

退耦电路的选择：

似乎上述没有一种退耦元件可以很好地满足现有系统的需求，回答是肯定的。那该怎么办？

在设计的概念上，必须突破传统思维的影响，积极利用现有电路的特点，在百分百达到性能的同时，又要综合考虑成本的因素。由浪涌退耦元件STAR FILTER SERIVES完全可以实现上述设计。

图2 适用于HD-SDI电路的浪涌防护设计构架

与一般防护电路的构架图1差别在与中间的退耦电路变换为浪涌退耦元件STAR.

他的特点是对HD-SDI信号呈现较低的阻抗特性，对浪涌或突波等呈现较高的阻抗特性。其封装完全可以符合0603或1206的标准封装要求，对于HD-SDI的75ohm 阻抗特性不会受到任何影响。客户端测试已经通过。通过实验的评估与测试，雷击时10/700us-6kv,测得的残压小于10V，如图3所示。

图3 雷击时10/700us-6kv测得的残压

考虑第一级电路GDT的反应速度和残压，系统布线时的阻抗特性，这里推荐1206封装或0603封装的STAR FILTER，型号可选SF3或SF1。作为防雷电路，防护器件的泻放接地，也必须和输入、输出接地进行严格的分割，敏感的数据线也必须满足上述的需求，另外在此，接地线的连续性和分布显得尤为重要，所以一般建议防护接地与系统接地要进行分割。

综上所述，推荐发射端综合方案如图4：

图4 推荐的发射端综合接地方案

其特点如下：

1、解决了之前HD-SDI实时高清方案无法达到3GHZ的频率带宽问题；

2、解决之前方案退藕元件封装过大导致信号失真的问题；

3、解决了之前方案退藕元件导致信号衰减的问题；

4、解决了之前退耦元件影响系统稳定性的问题；

5、测试通过10/700us--6kv；1.2/50us&8/20us 6kv；Contact discharge 8kv；Air discharge 15kv。符合IEC61000-4-5 及IEC61000-4-2 等标准规范要求。