Κατασκευή πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος HDMI Matrix Switch για δρομολόγηση AV πολλαπλών εισόδων και πολλαπλών εξόδων

Μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB) διακόπτη HDMI matrix δρομολογεί οποιαδήποτε από τις πολλές εισόδους HDMI σε οποιαδήποτε από τις πολλές εξόδους, συχνά με ανεξάρτητη συμπεριφορά EDID, HDCP και ήχου σε κάθε διαδρομή. Η αρχιτεκτονική κλιμακώνεται γρήγορα: ένας πίνακας 4×4 ή 8×8 έχει πολύ περισσότερα κανάλια υψηλής ταχύτητας, εκκινήσεις συνδέσμων, γραμμές τροφοδοσίας και καταστάσεις υλικολογισμικού από έναν απλό διακόπτη ή διαχωριστή. Η επαναληψιμότητα της κατασκευής εξαρτάται επομένως από τη συμμετρία του καναλιού, την επιλογή σημείων διασταύρωσης, την προετοιμασία σήματος και έναν δομημένο πίνακα δοκιμών.

Η Highleap Electronics κατασκευάζει και συναρμολογεί πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων (PCB) και πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων (PCBA) HDMI matrix σχεδιασμένες από τον πελάτη. Υποστηρίζουμε την κατασκευή πολλαπλών στρώσεων και HDI όπου απαιτείται, τη συναρμολόγηση BGA/QFN, τον πολλαπλασιασμό των υποδοχών σύνδεσης, τον προγραμματισμό, την επιθεώρηση και τις λειτουργικές δοκιμές διαδρομής προς διαδρομή που ορίζονται από τον πελάτη.

1. Βασικές προτεραιότητες σχεδιασμού και κατασκευής πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB) διακόπτη HDMI Matrix

Τα προϊόντα Matrix θα πρέπει να σχεδιάζονται με βάση τον αριθμό των ταυτόχρονων συνδέσεων υψηλού εύρους ζώνης και όχι μόνο τον αριθμό των υποδοχών. Η αρχιτεκτονική του crosspoint ή του πομποδέκτη HDMI καθορίζει πόσα κανάλια λήψης/μετάδοσης, ρολόγια και διεπαφές ελέγχου πρέπει να υποστηρίζει η πλακέτα.

• Ορισμός θύρας και εύρους ζώνης: Ορίστε το μέγεθος του πίνακα, τις απαιτούμενες ταυτόχρονες διαδρομές και τους ρυθμούς-στόχους TMDS/FRL. Η διάταξη υψηλής ταχύτητας μπορεί να αναθεωρηθεί χρησιμοποιώντας PCB διεπαφής HDMI περιορισμοί για κάθε κανάλι εισόδου/εξόδου.
• Πυκνότητα δρομολόγησης διασταυρούμενων σημείων: Οι συσκευές BGA/QFN πολλαπλών θυρών μπορούν να δημιουργήσουν πυκνή δρομολόγηση διαφυγής. HDI PCB Οι δομές θα πρέπει να χρησιμοποιούνται μόνο όπου η πυκνότητα και το βήμα της συσκευασίας τις δικαιολογούν.
• Ελεγχόμενη σύνθετη αντίσταση σε κάθε κανάλι: Κάθε διαδρομή θα πρέπει να πληροί τις ίδιες υποθέσεις ηλεκτρικού καναλιού, χρησιμοποιώντας την πειθαρχία στοίβαξης που περιγράφεται στο στοίβαξη PCB υψηλής ταχύτητας σχεδιασμός.
• Προετοιμασία σήματος: Ενδέχεται να απαιτούνται επαναχρονιστές, επαναπρογραμματιστές ή ισοσταθμιστές στις εισόδους ή τις εξόδους, ανάλογα με το μήκος της διαδρομής και τον ρυθμό σύνδεσης. Οι ρυθμίσεις θα πρέπει να βρίσκονται υπό τον έλεγχο του υλικολογισμικού/BOM.
• Αρχιτεκτονική ισχύος: Πολλαπλοί δέκτες/πομποί HDMI, FPGA/MCU και βελτιωτές σήματος μπορούν να δημιουργήσουν σημαντικό ρεύμα και θερμότητα γραμμής. Ο σχεδιασμός μπορεί να εξεταστεί σε σχέση με Τεχνικές θερμικής διαχείρισης PCB στον μέγιστο αριθμό ενεργών θυρών. Η αλληλούχιση Power-tree και η θερμική εξάπλωση θα πρέπει να αξιολογούνται στον μέγιστο αριθμό ενεργών θυρών.
• Έλεγχος EMI/διαδρομής επιστροφής: Πολλές παράλληλες λωρίδες υψηλής ταχύτητας αυξάνουν τις απαιτήσεις για διασταυρούμενες συνομιλίες και επίπεδο αναφοράς. Η δρομολόγηση θα πρέπει να ακολουθεί PCB υψηλής ταχύτητας Εξασκηθείτε σε ολόκληρο το κανάλι σύνδεσης-προς-σημείο διασταύρωσης. Αποφύγετε τη δρομολόγηση σημείων συμφόρησης που αναγκάζουν ζεύγη να περάσουν μέσα από διαχωρισμένα επίπεδα ή πυκνά πεδία διέλευσης.

Γιατί μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος μήτρας είναι πολύ πιο δύσκολο να κατασκευαστεί από έναν διακόπτη HDMI 4-σε-1;

Ένας πίνακας έχει πολλαπλές ενεργές διαδρομές λήψης και μετάδοσης ταυτόχρονα, περισσότερες διασταυρώσεις υψηλής ταχύτητας, περισσότερες καταστάσεις EDID/HDCP και πολύ μεγαλύτερη κάλυψη λειτουργικών δοκιμών. Η πλακέτα μπορεί επίσης να απαιτεί ένα σημείο διασταύρωσης BGA/FPGA και πιο σύνθετο σχεδιασμό ισχύος/θερμότητας.

Πότε πρέπει ένας πίνακας να χρησιμοποιεί τον HDI;

Το HDI δικαιολογείται όταν το κεντρικό σημείο διασταύρωσης, ο πομποδέκτης ή το πακέτο FPGA δεν μπορούν να διαφύγουν καθαρά με συμβατικές οπές ή όταν το μέγεθος της πλακέτας και η πυκνότητα δρομολόγησης απαιτούν διαδοχική πλαστικοποίηση. Δεν θα πρέπει να καθορίζεται μόνο και μόνο επειδή το προϊόν έχει πολλές θύρες.

2. Αρχιτεκτονική ελέγχου EDID, HDCP, HPD και δρομολόγησης ανά θύρα

Ένας πίνακας πρέπει να διατηρεί μια λογική σχέση μεταξύ πολλών πηγών και πολλών δεξαμενών (sinks). Κάθε έξοδος μπορεί να δει ένα διαφορετικό EDID εμφάνισης και πολλαπλές έξοδοι μπορούν να αντιστοιχιστούν σε μία πηγή ταυτόχρονα.

• EDID ανά είσοδο: Το προϊόν θα πρέπει να καθορίζει εάν κάθε πηγή λαμβάνει ένα σταθερό EDID, το EDID ενός επιλεγμένου sink ή ένα συγκεντρωτικό προφίλ δυνατοτήτων.
• Αλληλούχιση HPD: Οι αλλαγές διαδρομής, η σύνδεση/αποσύνδεση του sink και οι μεταβάσεις σε κατάσταση αναμονής θα πρέπει να ακολουθούν μια σκόπιμη πολιτική υλικολογισμικού.
• Διαχείριση επαναλήπτη HDCP: Ο ασφαλής έλεγχος ταυτότητας σε πολλαπλές συσκευές κατάντη αποτελεί μέρος της υλοποίησης του προϊόντος με άδεια χρήσης. Ο προγραμματισμός και η πρόσβαση σε δοκιμές θα πρέπει να σέβονται τους ελέγχους ασφαλείας του OEM.
• Δρομολόγηση CEC/ήχου: Η εξαγωγή/εισαγωγή CEC και ήχου γίνονται πιο περίπλοκες σε έναν πίνακα. Το σύνολο χαρακτηριστικών θα πρέπει να τεκμηριώνεται ρητά ανά διαδρομή ή θύρα.
• Επεξεργαστής ελέγχου: Το υλικολογισμικό MCU/FPGA θα πρέπει να παραμένει συγχρονισμένο με την αναθεώρηση του ολοκληρωμένου κυκλώματος μήτρας, τον χάρτη δρομολόγησης της πλακέτας και τις ετικέτες θυρών.

Επειδή το λογισμικό ελέγχει τη δομή λογικής μεταγωγής, μια δοκιμή συνέχειας μόνο με υλικό δεν μπορεί να επαληθεύσει ένα προϊόν πίνακα. Το υλικολογισμικό και οι πίνακες δρομολόγησης αποτελούν μέρος της διαμόρφωσης παραγωγής.

3. Συναρμολόγηση PCB, Επιθεώρηση BGA/FPGA και Ευθυγράμμιση Συνδετήρων

Οι πίνακες με υψηλό αριθμό θυρών χρησιμοποιούν συχνά μεγάλες BGA, πολλές υποδοχές HDMI και αρκετούς μετατροπείς ισχύος. Οι έλεγχοι διεργασίας θα πρέπει να επιλέγονται για την πραγματική θερμική μάζα και το σύνολο συσκευασίας.

• Συναρμολόγηση BGA/FPGA: Το Highleap μπορεί να εφαρμοστεί Συγκρότημα PCB BGA Μέθοδοι για κεντρικούς επεξεργαστές, σημεία διασταύρωσης και μνήμες.
• Εγκεκριμένη προμήθεια: Οι πομποδέκτες HDMI, οι συσκευές FPGA/crosspoint, οι επαναχρονιστές, οι μνήμες και τα ρολόγια θα πρέπει να ακολουθούν τις οδηγίες που ελέγχονται από τον πελάτη. προμήθεια συστατικών κανόνες.
• AOI: AOI σε PCBA μπορεί να επαληθεύσει ορατά παθητικά εξαρτήματα και συγκόλληση συνδετήρων σε πυκνές συστοιχίες θυρών.
• Ακτινογραφία: Επιθεώρηση ακτίνων Χ είναι κατάλληλο για κρυφές συνδέσεις BGA/LGA όπου το απαιτεί το σχέδιο ποιότητας.
• Ευθυγράμμιση συνδετήρα/περιβλήματος: Μεγάλες συστοιχίες υποδοχών HDMI μπορούν να συσσωρεύσουν ανοχή. Η πλακέτα, το μπροστινό/πίσω πλαίσιο και το μηχανικό σχέδιο θα πρέπει να έχουν κοινά σημεία αναφοράς.

Γιατί πρέπει να ελέγχεται μηχανικά η διάταξη των συνδετήρων πριν από την τελική δοκιμή;

Ένας σύνδεσμος μπορεί να είναι ηλεκτρικά συγκολλημένος, αλλά να είναι πολύ ψηλά, κεκλιμένος ή μετατοπισμένος για να συνδεθεί μέσα στο περίβλημα. Τα προϊόντα Matrix με πολλές θύρες σε κοντινή απόσταση μεταξύ τους είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα στις αθροιστικές ανοχές των πάνελ και των PCB.

4. Λειτουργική δοκιμή και θερμική επικύρωση πίνακα διαδρομής

Η δοκιμή κάθε θεωρητικής διαδρομής μπορεί να είναι χρονοβόρα, αλλά το σχέδιο παραγωγής πρέπει να αποδεικνύει ότι όλες οι θύρες και το προγραμματισμένο πλέγμα μεταγωγέων είναι σωστά. Ο κατασκευαστής πρωτότυπου εξοπλισμού (OEM) θα πρέπει να ορίσει έναν αποτελεσματικό πίνακα κάλυψης.

• Ταυτότητα λιμένα: Επιβεβαιώστε ότι κάθε φυσική υποδοχή αντιστοιχεί στον προβλεπόμενο αριθμό εισόδου/εξόδου του υλικολογισμικού.
• Κάλυψη διαδρομής: Άσκηση όλων των εισόδων και εξόδων με ένα τεκμηριωμένο σύνολο συνδυασμών δρομολόγησης.
• Εύρος ζώνης χειρότερης περίπτωσης: Δοκιμάστε την οριζόμενη από τον πελάτη λειτουργία με τον υψηλότερο ρυθμό δεδομένων σε αντιπροσωπευτικές ή σε όλες τις απαιτούμενες διαδρομές.
• Ταυτόχρονη λειτουργία: Χειριστείτε τον καθορισμένο μέγιστο αριθμό ενεργών συνδέσμων για να ελέγξετε την ισχύ και τη θερμική σταθερότητα.
• Παραγωγή FCT: Το Highleap μπορεί να εφαρμόσει λειτουργικές δοκιμές χρησιμοποιώντας έναν εγκεκριμένο από τον πελάτη πίνακα δρομολόγησης, ρύθμιση πηγής/αποδοχέα και κριτήρια επιτυχίας/αποτυχίας.

5. Έκδοση παραγωγής και δεδομένα RFQ για την κατασκευή πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος HDMI Matrix Switch

Ένα RFQ θα πρέπει να δηλώνει το μέγεθος του πίνακα, τις απαιτήσεις ταυτόχρονης διαδρομής και τον ρυθμό δεδομένων-στόχο, επειδή αυτές οι παράμετροι καθορίζουν τον αριθμό των επιπέδων, την διαφυγή BGA, τον αριθμό των συνδέσμων, τον σχεδιασμό ισχύος και την πολυπλοκότητα της δοκιμής.

• Πακέτο κατασκευής: Στοίβαξη, σύνθετη αντίσταση, κατασκευή HDI/via εάν χρησιμοποιείται, τελικό πάχος και ελεγχόμενη γεωμετρία συνδετήρα.
• Αρχιτεκτονική πίνακα: Διεπαφές MPN Crosspoint/πομποδέκτη/FPGA, αριθμός εισόδων/εξόδων, μνήμη, επαναχρονιστές και χρονισμός.
• Υλικολογισμικό/έλεγχος: Χάρτης θύρας, συμπεριφορά EDID/HPD/HDCP, λειτουργίες ήχου/CEC και ασφαλής διαδικασία προγραμματισμού.
• Συνέλευση: BOM, κεντροειδές, σχέδιο συναρμολόγησης, αναφορά πίνακα συνδέσμων και θερμικό υλικό.
• FCT: Πίνακας κάλυψης διαδρομής, συνθήκη ταυτόχρονης σύνδεσης, λειτουργίες βίντεο και απαιτούμενα αρχεία καταγραφής.

Λίστα ελέγχου RFQ παραγωγής

• Αρχεία κατασκευής PCB και στοίβαξη
• Διευθύνσεις MPN συσκευών Crosspoint/FPGA/HDMI
• Αριθμός θυρών, ετικέτες και μηχανικά σχέδια
• Απαιτήσεις υλικολογισμικού EDID/HDCP/HPD/ελέγχου
• Συναρμολόγηση, προγραμματισμός και θερμικές λεπτομέρειες
• Σχέδιο λειτουργικής δοκιμής ανά διαδρομή
• Πρωτότυπο, πιλοτικό ή επαναλαμβανόμενο ποσό
• Απαιτήσεις συσκευασίας και ιχνηλασιμότητας

Η Highleap Electronics υποστηρίζει την κατασκευή και τη συναρμολόγηση PCB για προϊόντα HDMI matrix σχεδιασμένα από τον πελάτη. Η αδειοδότηση προϊόντων και η επίσημη συμμόρφωση με τα πρότυπα HDMI/HDCP παραμένουν στον κατασκευαστή πρωτότυπου εξοπλισμού (OEM), εκτός εάν αυτές οι δραστηριότητες περιλαμβάνονται ρητά στο πεδίο εφαρμογής του έργου.