MIPI Specification for D-PHY v3.5(五) 第八章 互连和通道配置

8 互连和通道配置

发射器和接收器之间的互连承载了D-PHY通信中使用的所有信号。这包括高速、低电压信号I/O技术和低速、低功耗信号用于控制功能。因此，物理连接应通过平衡的、差分的、点对点的传输线来实现，并参考接地。总互连可能由多个级联的传输线段组成，例如印刷电路板、柔性箔和电缆连接。

8.1 通道配置

通道的完整物理连接由每侧的发射器（TX）和/或接收器（RX）以及其间的传输线互连结构（TLIS）组成。因此，通道的整体性能由这三个元素的组合决定。这些元素之间的划分定义在模块（IC）引脚上。本节定义了信号路由所需的传输线互连结构的性能要求以及TX和RX的I/O单元反射特性。这样可以确保通道的正确整体操作。

在物理尺寸方面，传输线互连结构通常是最大的部分。除了印刷电路板和柔性箔迹线外，还可能包括诸如通孔和连接器等元素。

8.2 边界条件

参考特性阻抗水平为100 Ω差分，50 Ω单端每条线，以及25 Ω共模（两条线一起）。单端操作的50 Ω阻抗水平对于测试和表征目的也很方便。

这种典型的阻抗水平对于通道的所有三个部分（TX、TLIS和RX）都是必需的。互连的特性阻抗公差和TX与RX的线路终端阻抗公差通过S参数模板在整个工作频率范围内指定。

差分通道也用于低功耗单端信号。因此，强烈建议只应用非常松散耦合的差分传输线。

信号在互连中的飞行时间不得超过两纳秒。

8.3 定义

频率‘fh’是工作数据速率的基本频率，例如，对于1 Gb/s的工作数据速率，‘fh’为500 MHz。

频率‘fhMAX’是设备规范，表示特定设备支持的最大fh。

频率‘fLP,MAX’是低功耗模式的最大切换频率。

RF干扰频率表示为‘fINT’，其中fINT,MIN定义了相关RF干扰频段的下限。

对于支持数据速率高达1.5 Gbps的设备，fMAX由(1/5tF,MIN, 1/5tR,MIN)的最大值定义，其中tR和tF是高速信号的上升和下降时间。

对于支持数据速率超过1.5 Gbps的设备，fMAX为数据速率的¾。

频率‘fhMIN’定义为fhMIN = fh/10。

8.4 S参数规范

物理连接的性能要求通过TX、TLIS和RX的S参数要求来指定。对于TLIS，使用混合模式的四端口参数；对于RX和TX，使用混合模式反射（回波损耗）参数。S参数限制在整个工作频率范围内通过模板定义。

差分传输特性最为重要，因此本规范使用混合模式参数。由于性能需求取决于目标比特率，大多数S参数要求都是在相对于比特率的归一化频率轴上指定的。只有那些对抑制外部（RF）干扰重要的参数是以绝对频率尺度指定的。这个频率尺度延伸到fMAX。超出此频率后，电路本身应能充分抑制高频干扰信号。

仅指定TLIS的整体性能以及RX和TX的最大反射。这完全规定了RX/TX模块引脚处的信号行为。TLIS的损耗、反射和模式转换预算的细分留给系统设计师处理。附录B包括一些系统设计和信号路由指南的经验法则。

8.5 表征条件

所有S参数定义都基于50 Ω阻抗参考水平。表征可以通过测量系统完成，如图57所示。

S参数的语法是S[测量模式][驱动模式][测量端口][驱动端口]。例如：

• Sdd21：表示在端口2测量的差分信号，由端口1驱动的差分信号引起。
• Sdc22：表示在端口2测量的差分反射信号，由端口2驱动的共模信号引起。

这些参数用于描述混合模式下的信号传输和反射特性，有助于评估和优化系统的电气性能。

8.6 互连规范

传输线信号路由（TLSR）通过频率范围内的混合模式四端口S参数行为模板来指定。这包括差分和共模的插入损耗、回波损耗以及模式转换限制。

互连规范适用于移动应用和物联网应用。对于物联网应用，主设备和次设备之间通常有较长的互连距离。对于较长的互连距离，应考虑使用低损耗介电材料，以满足本节定义的互连特性参数限制。

8.6.1 差分特性

8.6.1.1 数据速率为80 Mbps至1.5 Gbps的差分插入损耗

当支持数据速率在80 Mbps至1.5 Gbps之间时，TLIS的差分传输行为（插入损耗）应符合图58中所示的Sdd21模板，其中i ≠ j。

8.6.1.2 数据速率大于1.5 Gbps的差分插入损耗

当支持数据速率大于1.5 Gbps时，TLIS的差分传输行为（插入损耗）应符合图59中所示的Sdd21模板，其中i ≠ j。

为了支持各种显示和摄像应用，定义了三个参考通道（短距离、标准和长距离）：

• 发射器和接收器应支持标准参考通道；这是默认要求。
• 短距离参考通道支持是可选的。在针对较低互连损耗的应用中，当发射器或接收器支持可选的省电模式时，可以参考此通道以优化系统功耗。
• 长距离参考通道支持是可选的。这旨在支持较高损耗的互连，如玻璃芯片（COG）。为了支持这种互连，可能需要限制数据速率。COG互连用于显示面板，与其他解决方案相比降低了成本。然而，由于玻璃上的额外布线、玻璃与PCB之间的连接以及玻璃与硅之间的连接，它增加了总互连损耗。

关于这些参考通道的具体使用指导，请参见第10.4节。

8.6.1.3 数据速率为80 Mbps至1.5 Gbps的差分反射损耗

当支持的数据速率在80 Mbps至1.5 Gbps之间时，TLIS两端口的差分反射由Sdd11和Sdd22指定，应符合图60中所示的模板。不满足差分反射系数可能会影响互操作性和操作性能。

8.6.1.4 数据速率大于1.5 Gbps且小于等于4.5 Gbps的差分反射损耗

当支持的数据速率大于1.5 Gbps且小于等于4.5 Gbps时，TLIS两端口的差分反射由Sdd11和Sdd22指定，并且在0到fmax的范围内应优于-12 dB。不满足差分反射系数可能会影响互操作性和操作性能。

8.6.2 共模特性

共模插入损耗通过差分插入损耗和通道内耦合隐式指定。因此，共模插入损耗的要求等同于差分要求。

8.6.3 通道内耦合

在高速传输期间作为差分对应用的两条线在低功耗模式下也单独用于单端信号。因此，应限制两条线之间的耦合，以限制单端交叉耦合。两条线之间的耦合定义为S参数Scc21和Sdd21或Scc12和Sdd12的差异。在任何一种情况下，该差异在频率高达10*fLP,MAX时不得超过-20 dB。

8.6.4 模式转换限制

所有用于差分到共模转换及其反向转换的混合模式四端口S参数在频率低于fMAX时不得超过-26 dB。这包括Sdc12, Scd21, Scd12, Sdc21, Scd11, Sdc11, Scd22, 和 Sdc22。

8.6.5 通道间耦合

通道（时钟和数据）之间的共模和差分通道间耦合应分别满足图61和图62中的要求。

8.6.6 通道间静态偏移

当支持的数据速率小于或等于1.5 Gbps时，任何数据通道和时钟通道之间的相位延迟差异在所有频率（包括fh）内应小于UI/50。

8.7 驱动器和接收器特性

除了TLIS，通道（Lane）包括两个RX-TX模块，分别位于每一侧。本节规定了这些RX-TX模块在高速模式（HS mode）下的反射行为（回波损耗）。所有可能的RX-TX模块内部功能块的信号特性可以在第9节中找到。

8.7.1 差分特性

通道模块在高速接收模式（High-Speed RX mode）下的差分反射应符合图63所示模板中规定的限制。

8.7.2 共模特性

共模回波损耗的规格在高速发送（High-Speed TX）和接收（RX）模式下是不同的，因为接收端（RX）没有直流接地终端。对于支持数据速率高达1.5 Gbps的设备，在高速发送模式（High-Speed TX mode）下，通道模块的共模反射（SccRX）应小于-6.0 dB，从fLP,MAX到fMAX范围内；对于支持数据速率高达2.5 Gbps的设备，应小于-2.5 dB；对于支持数据速率高达9 Gbps的设备，应小于-1.0 dB。

在高速接收模式（High-Speed RX mode）下，通道模块的共模反射应符合图65所示模板中规定的限制。假设高直流共模阻抗，这意味着在终端中心抽头应有足够大的电容。最小值允许集成。虽然共模终端对于减少射频干扰（RF interferers）的影响尤为重要，但接收端（RX）的要求限制了最相关频带的反射。

8.7.3 模式转换限制

接收端（RX）的差分到共模转换限制应为-26 dB，直到fMAX。