信号波形图解 - 从LCD转HDMI高清显示异常看信号完整性

　　在某杂牌电视上出现闪屏问题的POCKET3358进行测量得到如下波形：

出现闪屏的POCKET3358 HDMI CLK信号

出现闪屏的POCKET3358 HDMI TX2信号

　　对显示正常的POCKET3358进行波形抓取后得到如下数据：

显示正常的POCKET3358 HDMI LCK信号

显示正常的POCKET3358 HDMI TX2信号

　　从以上的数据对比，可以发现在某杂牌电视上出现黑屏的样品，在显示器没有显示内容时，其实HDMI正在进行数据输出，时钟CLK的波形并没有显示正常的样品时钟CLK的波形好，可能是由于座子接触问题产导致信号产生了畸变，或者由于芯片硬件本身存在不一致性导致了这样的区别，于是通过更换microHDMI Connector和与显示正常的板子进行芯片对调的方式进行验证，通过多次试验，证明根本原因并不在microHDMI Connector和芯片上。

　　此时似乎已经走到了死胡同里了，问题看起来有点复杂。所以决定先把显示有关的硬件和软件进行仔细排查。首先先把使用示波LCD各个Bit的数据测量出来，看看是否有时序错误或者其他硬件上的原因导致了这个问题。

　　在用示波器探头量取POCKET3358上LCD输出时钟LCD_PCLK的波形时，当示波器探头接触测量点的时候（R45），闪屏故障消失，画面显示正常。而把示波器探头拿开时，故障重现。因此可以断定示波器探头接触时引入某种变量把故障消除。仔细查看示波器的探头参数，发现所使用的示波器探头有3.9pF的等效电容，因此可以认为在测量信号是在LCD_PCLK上并联一个3.9pF的电容之后，不再出现某杂牌电视闪屏问题。由于测量过程无法消除示波器探头的电容效应，因此只能抓取被示波器探头修正后的波形，其波形如下：

出现闪屏的POCKET3358 LCD_PCLK信号

　　测量显示正常的POCKET3358的LCD_PCLK，可以得到如下波形：

正常显示的POCKET3358 LCD_PCLK信号

　　对比出现闪屏和显示正常的POCKET3358样品测量出来的波形，可以看到正常显示的波形上升沿更陡，高电平保持的时间更长；而出现闪屏的样品，上升沿更缓，但是高电平保持时间却更短，结合上面提到示波器探头的等效电容，可以推论出现闪屏的原因是因为阻抗匹配的原因，导致LCD_PCLK的波形发生了稍微变化，高电平保持时间不足，导致LCD转HDMI芯片（TDA19988）工作时数据采集时间不够，无法获得有效的数据。从而导致了闪屏问题的出现。

　　现在可以得出解决办法有在LCD_PCLK上并一个皮法级电容到地和更改LCD_PCLK上的阻抗匹配电阻两种解决方式。因为电路设计上并没有预留电容位，所以在LCD_PCLK上并电容的方法并不可行。所以将LCD_PCLK的串阻从22R改为33R，此方式验证可以解决POCKET3358在某杂牌电视上出现闪屏问题，更改串阻后LCD_PCLK的波形如下：

将匹配电阻R45更换成33R后LCD_PCLK的波形

　　更改匹配电阻后，故障消失，证明更匹配电阻的值可以解决显示异常的问题。

　　作为验证，在LCD_PCLK上并联一个小电容，此办法也经过实验操作证明也可以解决显示黑屏的问题，在LCD_PCLK上并联一个3.3pF的小电容后波形如下：

在LCD_PCLK上并联一个3.3pF电容后LCD_PCLK的波形

　　验证了硬件的解决方法，接下来就是软件的问题了。通过分析芯片的规格书，发现如在不方便进行硬件改动的情况下，也可以通过调整芯片的寄存器来改变芯片的驱动能力从而达到正常显示效果的目的。因为涉及到客户软件著作权和保密需求等原因，如需了解此故障涉及的相关软件信息，请与英蓓特取得联系，技术支持邮箱为：[e-mail]或者[e-mail]。

　　有句话是这么说的：世界上只有两类工程师，一类是已经遇到信号完整性的工程师，一类是即将遇到信号完整性的工程师。现如今，芯片厂商在设计及出厂时都已经考虑到器件的信号完整性问题，所以器件都已经对信号完整性有足够的容忍度，这使得我们比想象中更少遇到信号完整性问题。也正因为如此，使得设计工程师往往忽略了设计中的信号完整性问题，等到遇到问题时无从下手。

　　从本例中可以看到，信号完整性问题并不可怕，但我们在设计中必须给予足够的重视，包括软件和硬件，才能保证自己的实际长时间稳定运行，设计出来一个合格的产品，对客户负责、对公司负责。