從LCD轉HDMI高清顯示異常看信號完整性

對顯示正常的POCKET3358進行波形抓取后得到如下數據：

顯示正常的POCKET3358 HDMI LCK信號

顯示正常的POCKET3358 HDMI TX2信號

從以上的數據對比，可以發現在某雜牌電視上出現黑屏的樣品，在顯示器沒有顯示內容時，其實HDMI正在進行數據輸出，時鐘CLK的波形并沒有顯示正常的樣品時鐘CLK的波形好，可能是由于座子接觸問題產導致信號產生了畸變，或者由于芯片硬件本身存在不一致性導致了這樣的區別，于是通過更換microHDMI Connector和與顯示正常的板子進行芯片對調的方式進行驗證，通過多次試驗，證明根本原因并不在microHDMI Connector和芯片上。

此時似乎已經走到了死胡同里了，問題看起來有點復雜。所以決定先把顯示有關的硬件和軟件進行仔細排查。首先先把使用示波LCD各個Bit的數據測量出來，看看是否有時序錯誤或者其他硬件上的原因導致了這個問題。

在用示波器探頭量取POCKET3358上LCD輸出時鐘LCD_PCLK的波形時，當示波器探頭接觸測量點的時候(R45)，閃屏故障消失，畫面顯示正常。而把示波器探頭拿開時，故障重現。因此可以斷定示波器探頭接觸時引入某種變量把故障消除。仔細查看示波器的探頭參數，發現所使用的示波器探頭有3.9pF的等效電容，因此可以認為在測量信號是在LCD_PCLK上并聯一個3.9pF的電容之后，不再出現某雜牌電視閃屏問題。由于測量過程無法消除示波器探頭的電容效應，因此只能抓取被示波器探頭修正后的波形，其波形如下：

出現閃屏的POCKET3358 LCD_PCLK信號

測量顯示正常的POCKET3358的LCD_PCLK，可以得到如下波形：

正常顯示的POCKET3358 LCD_PCLK信號

對比出現閃屏和顯示正常的POCKET3358樣品測量出來的波形，可以看到正常顯示的波形上升沿更陡，高電平保持的時間更長;而出現閃屏的樣品，上升沿更緩，但是高電平保持時間卻更短，結合上面提到示波器探頭的等效電容，可以推論出現閃屏的原因是因為阻抗匹配的原因，導致LCD_PCLK的波形發生了稍微變化，高電平保持時間不足，導致LCD轉HDMI芯片(TDA19988)工作時數據采集時間不夠，無法獲得有效的數據。從而導致了閃屏問題的出現。

現在可以得出解決辦法有在LCD_PCLK上并一個皮法級電容到地和更改LCD_PCLK上的阻抗匹配電阻兩種解決方式。因為電路設計上并沒有預留電容位，所以在LCD_PCLK上并電容的方法并不可行。所以將LCD_PCLK的串阻從22R改為33R，此方式驗證可以解決POCKET3358在某雜牌電視上出現閃屏問題，更改串阻后LCD_PCLK的波形如下：

將匹配電阻R45更換成33R后LCD_PCLK的波形

更改匹配電阻后，故障消失，證明更匹配電阻的值可以解決顯示異常的問題。

作為驗證，在LCD_PCLK上并聯一個小電容，此辦法也經過實驗操作證明也可以解決顯示黑屏的問題，在LCD_PCLK上并聯一個3.3pF的小電容后波形如下：

在LCD_PCLK上并聯一個3.3pF電容后LCD_PCLK的波形

驗證了硬件的解決方法，接下來就是軟件的問題了。通過分析芯片的規格書，發現如在不方便進行硬件改動的情況下，也可以通過調整芯片的寄存器來改變芯片的驅動能力從而達到正常顯示效果的目的。因為涉及到客戶軟件著作權和保密需求等原因，如需了解此故障涉及的相關軟件信息，請與英蓓特取得聯系，技術支持郵箱為：support@embest-tech.com或者chinasales@embest-tech.com。

有句話是這么說的：世界上只有兩類工程師，一類是已經遇到信號完整性的工程師，一類是即將遇到信號完整性的工程師。現如今，芯片廠商在設計及出廠時都已經考慮到器件的信號完整性問題，所以器件都已經對信號完整性有足夠的容忍度，這使得我們比想象中更少遇到信號完整性問題。也正因為如此，使得設計工程師往往忽略了設計中的信號完整性問題，等到遇到問題時無從下手。

從本例中可以看到，信號完整性問題并不可怕，但我們在設計中必須給予足夠的重視，包括軟件和硬件，才能保證自己的實際長時間穩定運行，設計出來一個合格的產品，對客戶負責、對公司負責。