Ist ein Oszi mit hohem Frequenzbereich für das Testen einer Platine für HDMI dringend notwendig?

[Febo (Gast)]

Wenn man eine Platine erstellen will, welche Leitungen für einen HDMI 
Anschluss bekommen soll, benötigt man dann dringend ein Oszi, welches im 
Frequenzbereich von HDMI arbeiten kann oder kann man auch einfach 
sorgfältig nach gutem Gewissen und Wissen die Platine erstellen ohne das 
HDMI Signal mit einem Oszi zu untersuchen?
Wie wahrscheinlich ist es hier, dass man auf das Oszi angewiesen ist.

So ein Oszi, dass im hohem Frequenzbereich arbeitet, ist nämlich 
schweineteuer und kann ich mir eigentlich nicht leisten. Dennoch würde 
ich gerne etwas mit HDMI erstellen.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Halte dich an die Designregeln, dann geht's auch ohne. Und wenn es 
trotzdem nicht tut, dann mach dir Gedanken um solche Messgeräte.

[C. A. Rotwang (Gast)]

Nimm einen HDMI-Treiber IC und halt dich strikt an die PCB -guidelines 
des treiber ic herstellers. Beispielsweise TI TMDS141, 
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tmds141.pdf

Wie willst du die HDMI-signale erzeugen? FPGA?

[meckerziege (Gast)]

Hast du sonst keinen Zugriff auf solche Geräte? In der Arbeit, in der 
Uni etc.? Üblicherweise geht das, wenn man sich freundlich mit den 
Leuten unterhält, dass man auch mal was privates ausmessen darf. Teils 
sind sie sogar erstaunlich neugierig, was man da hat und ohhh!

[(º°)·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.· (Gast)]

> Üblicherweise geht das, wenn man sich freundlich mit den
> Leuten unterhält

Niemand laesst Laien mit 50k-Equipment herumhantieren.

[Hurra (Gast)]

Lothar M. schrieb:
> Halte dich an die Designregeln, dann geht's auch ohne. Und wenn es
> trotzdem nicht tut, dann mach dir Gedanken um solche Messgeräte.

Vor 3 Jahren habe ich die erste Platinen mit HDMI machen müssen.

Es hat EMV-mässig sofort NICHT gepasst. Mit der Abstrahlung waren wir 
meilenweit daneben.

Wir haben zwar ein LeCroy mit 1GHz Bandbreite (und 5GSPS) und aktivem 
Differenztastkopf, aber damit kann man mit Müh und Not grade noch den 
Takt vernünftig anschauen (das langsamste aller Signale). Daten? Eher 
nicht.

Es hat mich einige Wochen und hunderte Messungen im EMV-Labor gekostet, 
zweifelsfrei nachzuweisen dass die Störursache nicht meine Platinen, 
sondern das HDMI-Kabel war. Das klappte erst dann, als uns der TÜV ein 
Spezialkabel empfohlen hat. Ausnahmslos alle normalen Kabel waren 
unsauber.

Schlimmer noch, alle normalen HDMI-Geräte im Haus waren in allen 
Kombinationen unsauber. Wie die Chinesen durch die EMV-Tests kommen, ist 
mir schleierhaft.

Mein Fazit:
Ein Time Domain Reflektometer wäre unglaublich nützlich gewesen.
Schau dir das mal an.

PS:
Die Layoutregeln sind dein Freund. DAs ist kein Spass, bei LVDS (HDMI 
ist ja auch nichts anders) ist es zwingend, das genauestens einzuhalten. 
Sonst klappts nicht mit der EMV :-(

[tja (Gast)]

kommt auch immer darauf an, ob man selber basteln möchte, oder ob ein 
Produkt daraus wird. Wenn es ein fertiges Produkt daraus werden soll, 
dann kommt man meiner Meinung nach nicht darum herum, da man 
gewährleisten muss, dass man die Specs einhält. Da gehört nunmal 
Signalpegel, Jitter etc. dazu. Ohne Oszi hat man kaum Chancen bei 
Problemen der Ursache auf die Spur zu kommen.

[Febo (Gast)]

Danke für die Super Tipps, ich werde mich mal an die Designregeln halten 
und mir so ein Time Domain Reflektometer genauer ansehen.

[Michael X. (Firma: vyuxc) (der-michl)]

HDMI ist ein undankbares Signal. Wenn du die EMV einhalten willst mußt 
du das Signal so verhunzen daß du nicht mehr die Compliancemesungen 
bestehst.
Wenn du die Platine verkaufen willst wirst du sowieso Messungen machen 
(lassen).

[Georg (Gast)]

Febo schrieb:
> mir so ein Time Domain Reflektometer genauer ansehen.

Ja - mit dem Oszi allein kannst du zwar die Signale ansehen, aber nicht 
die Eigenschaften der Signalleitungen messen. Dazu brauchst du 
mindestens noch einen geeigneten Pulsgenerator, beides zusammen ist dann 
so etwas ähnliches wie das Time Domain Reflektometer.

Da man die Eigenschaften der Signalleitungen nur durch eine 
Layoutänderung und Neufertigung beeinflussen kann, wird das 
Experimantieren u.U. recht aufwendig.

Georg

[Christian B. (luckyfu)]

Hurra schrieb:
> Das klappte erst dann, als uns der TÜV ein
> Spezialkabel empfohlen hat. Ausnahmslos alle normalen Kabel waren
> unsauber.

Den Spaß haben wir auch schon durch. Das Problem ist, alle 
handelsüblichen Kabel, die wir untersucht haben, haben eine 
Schwachstelle: Das Kabel selbst ist mindestens doppelt, manchmal 3 fach 
geschirmt, der Steckbereich ebenfalls. Aber zwischen Steckbereich und 
Kabel, dieser Teil ist ungeschirmt. Das ganze ist prei- Unabhängig. 
Dieses Problem haben sowohl billige, als auch teure Kabel. Wir lassen 
unsere HDMI Kabel nun vom Kabelfertiger nach unseren Spezifikationen 
fertigen und haben damit voll geschirmte Kabel, die bei der EMV 
ebenfalls unauffällig sind.

Um die Störaussendung zu minimieren musst du versuchen, die Leitungen 
auf der Platine so kurz wie möglich zu halten. Ich habe für unsere neue 
Elektronikgeneration einen HDMI auf 24bit LVDS Wandler gebaut. Das 
Display hat 24bit LVDS, die Signalquelle HDMI. Die Platine ist 40 * 45mm 
groß, enthält Spannungsaufbereitung (12V in werden zu 5V, 3,3V und 1,8V) 
einen HDMI auf Mipi und einen Mipi auf LVDS Wandler Chip, einen Atmel 
zur Configuration der beiden Wandler und noch einen Anschluss für den 
USB Touch. Die Platine ist EMV mäßig absolut unauffällig.

[Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill)]

Selbst für die professionelle Gerätenentwicklung lohnt sich nicht die 
Anschaffung eines entsprechenden Oszilloskops, sofern man es nicht am 
laufenden Band verwendet. Die richtig schnellen Oszilloskope taugen 
nämlich auch keineswegs als Ersatz für Geräte der Mittelklasse, weil die 
Eingänge und zugehörigen Tastköpfe bei weitem nicht so robust sind auch 
durch ESD oder auch schon "normale" Überspannungen beschädigt werden 
können. Meist ist nur ein Eingangsspannungsbereich von ca. +/8V 
zulässig!

Einige Messgeräteverleiher bieten auch solche Geräte zur Miete an, 
allerdings zu wirklich deftigen Preisen. Im letzten Jahr benötigte ich 
für die Untersuchung einigen PCI-Express-Baugruppen solch ein 
Oszilloskop. Hierfür hätte die Miete (allerdings inklusive der 
PCIe-Konformitätsprüfprogramme) ca. 11.000,- EUR pro Woche betragen. 
Ein Problem besteht darin, dass man sich auch mit der Konfiguration der 
entsprechenden Messfunktionen und der anschließenden Interpretation der 
Oszillogramme auskennen muss. Für viele Messanwendungen gibt es da schon 
passende Presets und Prüfabläufe inklusive Masken. Trotzdem gehört schon 
eine gewisse Erfahrung dazu, die Signale zu beurteilen. Bei solch hohen 
Datenraten darf man nämlich nicht erwarten, einigermaßen steile 
Rechtecksignale zu bekommen, sondern das ganze ist ziemlich 
rundgelutscht.

Daher hatten wir damals einen Messtag mit einem entsprechend erfahrenen 
Techniker von dataTek gebucht und konnten anschließend noch zwei Tage 
mit seinem Leihgerät eigene Messungen durchführen. Das ganze war dann 
erheblich billiger (~3.000,- EUR), allerdings wurden wir 
korrekterweise mehrmals darüber belehrt, dass das Oszilloskop und die 
Tastköpfe vorher nicht kalibriert worden seien. Mit Kalibrierung wären 
wir dann wieder bei den obigen 11.000,- EUR zzgl. Techniker gelandet. 
Das Oszilloskop (Agilent/Keysight DSO-X9xxxx) hätte in der Ausbaustufe 
ca. 250kEUR gekostet, die Tastköpfe pro Stück auch noch 10-20kEUR.

Die Messungen mit Oszilloskop im Zeitbereich konnten wir dann den 
Messungen mit einem VNA von Rohde&Schwarz (ZNB20 mit TDR-Option) 
vergleichen. Zudem hatten wir uns auch noch ein TDR (Sequid DTDR-65) 
vorführen lassen, welches sich als das mit Abstand am besten geeignete 
und zugleich preisgünstigste Werkzeug erwiesen hat. Der ZNB20 ist ein 
Gerät von HF-lern für HF-ler und bietet natürlich die mit Abstand 
umfassendsten Konfigurationsmöglichkeiten. Allerdings ist er für 
Gelegenheitsanwender viel zu aufwändig in der Bedienung. Für die 
Beurteilung des Impedanzverlaufs einer Leiterbahn bzw. eines Leiterbahn 
ist das DTDR-65 wesentlich einfacher zu bedienen, da es genau für diese 
Art von Anwendungsfällen konstruiert wurde.

Fazit:
Ein Oszilloskop zeigt an, ob das Signal gut oder schlecht ist. Bei 
manchen Treiberbausteinen kann man damit auch sehr gut die Treiber- bzw. 
Filterkoeffizienten einstellen. Aber das reine Oszillogramm lässt kaum 
Rückschlüsse darauf zu, wie groß irgendwelche Impedanzsprünge an 
Kontakten o.ä. sind.

Ein TDR ist perfekt für die Beurteilung der Leiterplatte und der 
Steckverbinden geeignet, so dass man daraus direkt Korrekturmaßnahmen 
ableiten kann. Allerdings kann man wieder mit einem TDR oder VNA keine 
Optimierung von integrierten Treiber- und Filterkoeeffizienten 
durchführen.

Ach so, wenn man übrigens ein eigenes ASIC o.ä. baut, muss man 
eventuelle auch noch sog. Receiver Tests durchführen, für die man dann 
das Die direkt kontaktieren muss. Hierfür gibt es aber auch geeignete 
Dienstleister, z.B. BitifEye in Böblingen.