MIPI信号的等长设计计算
MIPI信号是移动应用处理器中的标准化信号。目前在车载领域广泛应用,如车载摄像头、显示器等。
MIPI-CSI是适用于camera即摄像头的标准。CSI-2是MIPI CSI的第2版,最大支持4通道数据传输+1通道CLK。
MIPI信号采用差分的方式,即,每通道信号都是差分信号。如图1。

图1
对于高频信号,连接线长度对信号的延迟有比较明显的影响。为了减少信号延迟的影响,即,使连接线长度对信号相移忽略不计,一般要求相移小于波长的十分之一,即<λ/10。
按照电磁波理论,电磁波在介质中的传输的相速度为:
V=1/sqrt(ε*μ),
其中,ε=ε0*εr, u=μ0*μr,
一般PCB材质为FR4, εr=4.3, 按此计算出电磁波在PCB中的传输速度为:1.44*10^8(m/s)。
按照V=f*λ,求出λ=V/f,就可以判断容许的长度偏差。
|
|
真空介电常数ε0 |
真空磁导率μ0 |
相对介电常数εr |
相对磁导率μr |
传播速度V=1/(sqrt(μ*ε))(m/s) |
|
真空 |
8.84E-12 |
1.257E-06 |
1 |
1 |
299999873.3 |
|
FR4 |
8.84E-12 |
1.257E-06 |
4.3 |
1 |
144672785.6 |
MIPI CSI-2信号的码率,与摄像头的像素有关。目前主流的摄像头为100万像素~800万像素。按MIPI-4Lane计算,每个通道的码率为200Mbps~800Mbps。对于数字信号,其带宽Bw=2*码率。
下表对各种码率的信号,按照λ/10,计算容许的长度误差:
|
码率(Mbps) |
频率(Mhz) |
波长(cm) |
波长/10(cm) |
波长/10(mm) |
mil=*100/2.54 |
|
200 |
400 |
3.61682 |
0.361682 |
3.62 |
142 |
|
400 |
800 |
1.80841 |
0.180841 |
1.81 |
71 |
|
500 |
1000 |
1.446728 |
0.1446728 |
1.45 |
57 |
|
600 |
1200 |
1.205607 |
0.1205607 |
1.21 |
47 |
|
800 |
1600 |
0.904205 |
0.0904205 |
0.90 |
36 |
从上表可以看出,对于800Mbps的信号,十分之一的波长,是0.9mm=36mil.
当MIPI的各lane间的长度差,超过这个值时,信号间的相位差就会大于2Π/10=Π/5.
为了保证MIPI信号的质量,需要确保PCB上各lane的走线的长度差在此范围内。
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