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淺談高頻概念與高頻PCB製作

高速傳輸大量資料的需求,帶動著USB4、HDMI、Thunderbolt及DisplayPort等高頻連接器相繼問世。舉例來說,HDMI 2.1在4個通道上傳送速率可達12Gbps;最新USB4規格讓傳送速率最快可支援40Gbps,Thunderbolt™ 4 埠具有與 Thunderbolt™ 3同樣的40Gbps頻寬。當訊號速度持續加快時,如何降低雜訊干擾成了重要課題。 圖1:HDMI、Thunderbolt及DisplayPort等高頻連接器 現階段,線纜連接器必須克服許多高頻信號問題,包含:衰減(Attenuation)、反射損失(Return Loss)、耦合問題(Crosstalk)、阻抗(Impedance)、走線(Trace)以及走線長度。然而,多少頻率以上稱之為高頻呢?400MHz、1GHz、5GHz還是10GHz呢? 如何避免反射波長 其實,高頻的定義可以看成是否有反射發生:當電磁波在介質(空氣或PCB)上傳遞的時候,如果是連續介質,則不會反射;撞到不連續介質時,若沒有反射發生,則該頻率在這個介質上視為低頻;反之,若產生了反射,則視為高頻。因此,我們常常會聽到一種說法:「反射與波長有關」。 電磁波的傳遞速率又該如何跟波的運動結合呢?電磁波在空氣或真空中的傳遞速率為光速 而電磁波在介質中傳遞的速率為 因此我們可以用此公式簡單的算出電磁波在介質(例如:電路板)上的傳遞速率。 此時將波的速率與電磁波的速率公式合併,則可以獲得電磁波在介質上傳遞時的波長: [...]

邁向高解析/高更新率/高動態對比 影音傳輸介面驗證挑戰更棘手

本篇文章同步刊登於新電子科技雜誌 2018年9月號(總號第390期) 觀賞一場身歷其境的世界盃足球賽已不再是一場遙不可及的夢,隨著民眾對影音品質的要求日益提升,各種顯示技術邁向高解析度、更快的更新頻率、高動態對比發展,並針對支援4K/8K甚至10K影像提出最佳解決方案。目前主流的有線影音傳輸介面,包含HDMI、DisplayPort、Thunderbolt等技術,各自有不同的規格特色及發展願景。而在技術推陳出新的同時,廠商在產品開發過程亦會遇到不少技術驗證上的困難點,本篇文章將分享各傳輸技術的演進,並針對不同技術問題提出解析與建議。 1. DisplayPort技術演進與驗證困難點 數位影音介面DisplayPort(簡稱DP)是由影像電子標準協會(Video Electronics Standards Association;VESA)於2006年制定,主要用於顯示器等裝置的連線,一推出即受到Dell、HP、AMD、NVIDIA等全球知名廠商的青睞,在當年就有採用 DisplayPort技術的產品推出,像是液晶螢幕、筆電、及顯示卡等。 DisplayPort從1.1規格支援2K解析度以及聲音傳輸,到2009年發布的1.2規格,由原有的單通道頻寬2.7Gbps增加到5.4Gbps,解析度更達到4K60,另支援3D功能、High Bit Rate Audio以及單獨使用一個DP接口,即可同時驅動多台螢幕的多螢幕顯示功能(Multi Stream [...]