世平安森美 NB7NQ621M HDMI 2.1應用相容性測試調整

前言

本文說明如何透過單一 I²C 設定，使用 onsemi NB7NQ621M HDMI 重定時放大器（redriver），同時通過 HDMI 1.4 TMDS 及 HDMI 2.1 FRL 模式的相容性測試。需搭配 NB7NQ621M 產品說明書使用。

背景說明

在實際應用中，系統可能需要支援多種解析度與頻率，例如：

• 640×480像素
• 720×480p
• 720×576p（非 Deep Color 模式），其頻率一般大於 27 MHz。

要滿足 HDMI 規範中的：

• 7-2 VL 測試項目（輸出低電平）
• HF1-9 差分阻抗測試

通常需要使用多組不同的設定。

然而，當 NB7NQ621M 在某些模式（如 Line-to-Line Hi-Z）通過 7-2 VL 時，切換至其他終端阻抗（100Ω 或 200Ω）時可能會失敗，需要動態改變設定。

為避免系統端（Host）必須介入切換，提供單一 I²C 設定方案，可同時通過 HDMI 1.4/2.1 規範測試。
⚠️ 注意：Pin-strap 模式無法實現此功能，必須使用I²C模式。

Redriver端設定與電氣行為

NB7NQ621M 的輸出端為差分結構，其線對間阻抗可設為 100Ω、200Ω、300Ω 或 Hi-Z。
Hi-Z 表示兩個輸出端之間沒有終端電阻，實際系統通常在接收端對 3.3V 有 50Ω 上拉。

不同的輸出擺幅設定會改變輸出級電流源的大小，從而影響：

• 共模電壓 (VCM)
• 高電位 (VH)
• 低電平 (VL)

單一 I²C 設定透過相容性的方法

為了讓 NB7NQ621M 同時通過 HDMI 1.4 及 2.1 測試，工程上可採用以下方式：

• 將輸出共模電壓 VCM 提高
• 設定輸出端差分終端阻抗為100Ω

此設定可使：

• HDMI 1.4 7−2 VL 測試（需 VL > 2.7 V）通過
• HDMI 2.1 HF1−9 差分阻抗測試（需 100Ω ±25%）通過

I²C寄存器建議數值

需設定以下暫存器：

0x0C = 0x0E

0x15 = 0x0E

0x18 = 0x0E

0x1B = 0x0E

0x1E = 0x0E

這些值控制各通道（A/B/C/D）的終端阻抗與共模輸出條件。

實測結果

在實際系統測試中，採用上述設定後：

• HDMI 1.4 7−2 VL 測試
  • D0/D1/D2/Clock Lane 平均輸出電壓約為 2.78V
  • 通過標準範圍（2.7V ≤ VL ≤ 2.9V）

• HDMI 2.1 HF1−9 差分阻抗測試
  • 通過 100Ω ±25% 規範範圍

• HDMI 2.1 FRL / TMDS / 電壓 / EDID 全項測試
  • 全部通過

眼圖結果：

• HDMI 2.1 TMDS @ 6 Gbps → 清晰眼圖

• HDMI 2.1 FRL @ 10 Gbps → 四通道均通過

結論

使用NB7NQ621M並設置為上述單一 I²C 配置，可：

• 同時滿足 HDMI 1.4 與 HDMI 2.1 / FRL 模式電氣相容性
• 無需 Host 端動態控制

此方法可簡化系統設計，特別適合多模式 HDMI 傳輸應用（如電視、筆記型電腦或顯示器介面板卡）。

參考文件

https://www.onsemi.com/download/application-notes/pdf/and90171-d.pdf