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VGA視頻分配�
閱讀�9697�(shí)間:2010-09-20 10:16:44

  VGA視頻分配�是將一路VGA信號(hào)輸入通過(guò)集成芯片視頻分配成多路VGA信號(hào)輸出的視頻處理設(shè)備,具有高性能、大帶寬、視頻大功率模擬集成電路,多極點(diǎn)頻率�(bǔ)償及增益提升技�(shù)。VGA視頻分配�采用高品�(zhì)電路�(shè)�(jì),音視頻信號(hào)各端口獨(dú)立輸�,互不干擾,大功率驅(qū)�(dòng)�(fù)�,實(shí)�(xiàn)音視頻高保真?zhèn)鬏敗?/FONT>

�(chǎn)品特�(diǎn)

  可以將一�(tái)主機(jī)的信�(hào)分配�16�(gè)顯示器、投影機(jī)或其他視頻輸出設(shè)�,從而顯示十六組相同的畫面;

  可�(jìn)�2層級(jí)連擴(kuò)��

  顯示支持可達(dá)1600*1280�

  �(biāo)配電源DC 9V/300-500mA min�

  可連接�50m距離�

�(chǎn)品規(guī)�

  � �(hào)� SP-16

  � � � 型: 輸入15PIN HDB 輸出16*15PIN HDB

  � � 燈: 電源LED指示�

  VGA � 寬: 250M

  VGA� � 率: 1600*1200/60Hz

  � �(hào) � 型: VGA,SVGA,Multisync

  � � � 離: 50�

  � 源: DC9V/300-500mA

  � 殼: 金屬

  � 量: 2150g

  � 積: 483mm*150mm*44.5mm

�(yīng)用范�

  VGA視頻分配器是�(yīng)用于帶有VGA接口的顯示產(chǎn)品(例如:帶VGA輸入接口的電視機(jī)的展�、多媒體教室、電子公告屏、廣告機(jī))的VGA視頻分配�。是與公共視訊系�(tǒng)(證券公�、期貨市�(chǎng)、金融證券等�、視頻會(huì)議系�(tǒng)、廣播電視系�(tǒng)、閉路電視系�(tǒng)、電視監(jiān)控系�(tǒng)、簡(jiǎn)易電腦教�(xué)系統(tǒng)、高品質(zhì)多媒體展示系�(tǒng)、等離子電視�(jī)展示�(huì)�(chǎng)、計(jì)算機(jī)展示�(huì)�(chǎng)的視頻相匹配處理�(shè)��

中提高信�(hào)完整性的方法

  引言

  處理高速電子系�(tǒng)的信�(hào)完整性問(wèn)題一直是比較難于處理�,特別是越�(lái)越多的芯片的工作頻率超過(guò)�100 MHz,信號(hào)的邊沿越�(lái)越陡(已達(dá)到ps�(jí)) ,這些高速器件性能的提高更增加了系�(tǒng)�(shè)�(jì)的難度。同�(shí),高速系�(tǒng)的體積不斷減小使得PCB板的密度迅速提�。信�(hào)完整性問(wèn)題已�(jīng)成為新一代高速產(chǎn)品設(shè)�(jì)中越�(lái)越值得注意的問(wèn)��

  信號(hào)完整性問(wèn)題的�(chǎn)�

  信號(hào)完整�(SI)是指信號(hào)在電路中以正確的�(shí)序和電壓作出響應(yīng)的能力。從廣義上講,信�(hào)完整性問(wèn)題表�(xiàn)為反�、串?dāng)_、地彈和延遲��

  反射

  反射�(xiàn)象的原因是信�(hào)傳輸線的兩端�(méi)有適�(dāng)?shù)淖杩蛊ヅ洹P�?hào)功率的一部分�(jīng)傳輸線傳給了�(fù)�,另一部分則向源端反射。布線的幾何形狀、不適當(dāng)?shù)亩私印⒔?jīng)�(guò)連接器的傳輸及電源平面不連續(xù)等因素均�(huì)�(dǎo)致信�(hào)反射�

  �?dāng)_

  信號(hào)�?dāng)_是沒(méi)有電氣連接的信�(hào)線之間的感應(yīng)電壓和感�(yīng)電流�(chǎn)生的電磁耦合�(xiàn)象。這種耦合�(huì)使信�(hào)線起到天線的作用,其電容性耦合引發(fā)耦合電流,感性耦合引發(fā)耦合電壓,并且隨著時(shí)鐘速度的升高和�(shè)�(jì)尺寸的減小而加�。由于信�(hào)線上的交變信�(hào)電流通過(guò)�(shí),會(huì)�(chǎn)生交變磁�(chǎng),處于磁�(chǎng)中的其它信號(hào)線會(huì)感應(yīng)出信�(hào)電壓。在低頻�,導(dǎo)線間的耦合可以建立為耦合電容模型;在高頻�,可以建立為L(zhǎng)C集中參數(shù)�(dǎo)線或傳輸線模�。另外,PCB板層的參�(shù)、信�(hào)線間�、驅(qū)�(dòng)端和接收端的電氣特性以及信�(hào)線端接方式對(duì)�?dāng)_都有一定的影響�

  地彈

  主要是源于電源路徑以及IC封裝所造成的分布電感的存在。當(dāng)系統(tǒng)的速度愈快,同�(shí)�(zhuǎn)換邏輯狀�(tài)的I/O引腳�(gè)�(shù)愈多�(shí),會(huì)�(chǎn)生較大的瞬態(tài)電流,導(dǎo)致電源線上和地線上電壓波�(dòng)和變化,這就是平�(shí)所�(shuō)的接地反�。接地反彈噪聲會(huì)造成系統(tǒng)的邏輯運(yùn)作產(chǎn)生誤�(dòng)��

  延遲

  延遲是指信號(hào)在PCB板的�(dǎo)線上以有限的速度傳輸,信�(hào)從發(fā)送端到達(dá)接收端的傳輸延遲。信�(hào)的延遲會(huì)�(duì)系統(tǒng)的時(shí)序產(chǎn)生影�,在高速數(shù)字系�(tǒng)中,傳輸延遲主要取決于導(dǎo)線的�(zhǎng)度和�(dǎo)線周圍介�(zhì)的介電常�(shù)�

  確保信號(hào)完整性的方法

  改善反射

  反射是產(chǎn)生干擾的幾�(gè)重要�(lái)源之一。為改善因線路的阻抗不匹配而造成反射的現(xiàn)�,可以選擇采用布線拓?fù)浜徒K端匹配的辦法�

  利用適當(dāng)?shù)牟季€拓?fù)浞▉?lái)改善反射�(xiàn)象,通常不需要增添額外的電子組件。常�(jiàn)的布線拓?fù)浞ㄓ?�(shù)狀法、菊鏈法、星狀法和回路�,如�1所示。其中樹(shù)狀法是最差的布線�,它所造成的反射量,易�(chǎn)生額外的�(fù)載效�(yīng)和振鈴現(xiàn)�;菊鏈法是比較好的布線法,適合于地址或數(shù)�(jù)總線以及并聯(lián)終端的布�;星狀法適合串�(lián)終端的布�,但條件是輸出緩沖器(�(qū)�(dòng)�)必須是低輸出阻抗以及具有較高的驅(qū)�(dòng)能量;回路法基本上與菊鏈法類�,但是回路法�(huì)耗費(fèi)較多的回路面�,對(duì)于共模噪聲的免疫能力較差�

布線的拓?fù)浞绞?src="https://www.dzsc.com/news/uploadfile/2010920102547512.gif"

  � 1布線的拓?fù)浞绞?/FONT>

  除了布線�?fù)�?,為克服反射�(xiàn)象的干擾,終端匹配是最有效的方�。傳輸線的特性阻抗一般是定值。對(duì)于CMOS電路而言,信�(hào)的驅(qū)�(dòng)端的輸出阻抗比較小,而接收端的輸入阻抗比較大??梢栽谛�?hào)的接收端匹配一�(gè)電阻,這樣匹配和接收端并聯(lián)的結(jié)果就可以和傳輸線的特性阻抗相匹配了,信號(hào)的性能得到了比較好的改��

  解決�?dāng)_

  電路�(shè)�(jì)�,通常感性串?dāng)_要比容性串?dāng)_�,所以可以重�(diǎn)考慮�(dǎo)體間的互感問(wèn)�。兩�(dǎo)體間的感性串?dāng)_系數(shù)C可以通過(guò)下式得出:

  其中, 常數(shù)K 取決于信�(hào)的建立時(shí)間和信號(hào)線的干擾�(zhǎng)�(平行�(zhǎng)�),H 為信�(hào)線到平板地層的距離, D 為兩干擾線的中心的距�。K 值的�(jì)算十分復(fù)�,但由于它總是小于1 ,所以串?dāng)_系數(shù)的最壞情況為�

  由上面兩式可�,減小�?dāng)_的主要途徑�:盡可能得增大線間距離(增大D ) ,盡可能得將信�(hào)線靠近地�(減小H ) ,減小兩線的平行長(zhǎng)�(減小K�) 。從�(shí)際的角度出發(fā),最可行的方法是增大線間距離�

視頻分配器結(jié)構(gòu)圖

  �2 視頻分配器結(jié)�(gòu)�

理想傳輸線模型

  �3 理想傳輸線模�

  抑制接地反彈

  要抑制接地反彈的影響,首先是減少IC封裝的分布電�。其次,是采用分布電感較小的IC封裝技�(shù),表面貼片式封裝通常比DIP封裝的接地反彈低30%。然后是降低印刷電路板端的分布電感量。由于電感與�(dǎo)體的�(zhǎng)度成正比,與寬度成反�,所以在高速數(shù)字系�(tǒng)中容易出�(xiàn)反彈??梢栽诶飳訑[放一�(gè)或一�(gè)以上的接地層,且接地層面積寬�,可以減少其地端回路的電感量。另�,電路設(shè)�(jì)�(shí)�(yīng)盡可能避免讓某�(gè)邏輯門�(qū)�(dòng)太多的負(fù)�。因?yàn)樵跀?shù)字電路中,若有多�(gè)并聯(lián)的邏輯裝�,總輸入電容是每�(gè)邏輯裝置的輸入電容之和�

  VGA視頻分配器信�(hào)完整性分�

  �(dāng)把一路輸出視頻信�(hào)提供給多�(tái)視頻�(shè)備使用時(shí),就要考慮使用VGA視頻分配�。其�(shí)�(xiàn)方式主要有:晶體管放大驅(qū)�(dòng)多路輸出和集成芯片視頻分配器兩種。由于前者電源電壓低,電路的�(dòng)�(tài)范圍�,且高頻衰減較大,只能用在對(duì)這兩方面要求不高的場(chǎng)�。因�,為使所�(shè)�(jì)的分配器能夠?qū)崿F(xiàn)高保�?zhèn)鬏敚疚牟捎眉尚酒鳛橐曨l�(qū)�(dòng)�

  采用15針VGA母插頭作為視頻信�(hào)輸入輸出接口,信�(hào)�(jīng)�(guò)VGA插頭�,分為行、場(chǎng)及R、G、B信號(hào)分別輸出。行、場(chǎng)信號(hào)�(jīng)�(guò)晶體管放大至輸出�,R、G、B信號(hào)�(jīng)集成芯片MAX4020視頻放大器驅(qū)�(dòng)和終端濾波網(wǎng)�(luò)濾波后送至輸出端,如圖2所��

  MAX4020是單位增益放大器�+5V電源�(qū)�(dòng),輸出電流可�(dá)120mA。在VGA 分配器的�(shè)�(jì)�,信�(hào)完整性最突出的問(wèn)題就是阻抗匹配。理想傳輸線L被內(nèi)阻為R0的數(shù)字信�(hào)�(qū)�(dòng)源Vs�(qū)�(dòng),傳輸線的特性阻抗為Z0,負(fù)載阻抗為RL,如�3所�。如果終端阻�(B�(diǎn))跟傳輸線阻抗(A�(diǎn))不匹配,就會(huì)形成反射,反射回�(lái)的電壓幅值由�(fù)載反射系�(shù)ρL決定。ρL可由下式得出�

  ρL=(RL-Z0)/(RL+Z0)

  從終端反射回的電壓到�(dá)源端�(shí),可再次反射回負(fù)載端,形成二次反射,此時(shí)反射電壓的幅值由源反射系�(shù)ρs決定,ρs可由下式得出�

  ρs=(R0-Z0)/(R0+Z0)

  由上式可�,只要匹配電路的�(shè)�(jì)滿足源端阻抗R0等于傳輸線的特性阻抗Z0,或者負(fù)載阻抗RL等于傳輸線的特性阻抗Z0即可�

  在實(shí)際的電路�(shè)�(jì)中一般都采用源端阻抗等于�(fù)載端阻抗的端接匹配方� ,在�(fù)載端加入一下拉到地的電阻來(lái)�(shí)�(xiàn)匹配。由于系�(tǒng)�(fù)載阻抗為75Ω, 芯片輸出電阻�8Ω,因�,只要在源端串連一�(gè)67Ω的匹配電阻RTO即可。所插入的串行電阻阻值加上驅(qū)�(dòng)源的輸出阻抗�(yīng)大于等于傳輸線阻�(輕微�(guò)阻尼)。這種匹配方式使源端反射系�(shù)為零,從而抑制了從負(fù)載反射回�(lái)的信�(hào)。其�(yōu)�(diǎn)在于:每條線只需要一�(gè)端接電阻,無(wú)需與電源相連接,消耗功率小。實(shí)際調(diào)試中得到的圖像無(wú)重影、雪�,但稍有偏暗?! ≡蚴遣捎么硕私臃绞?,源端匹配電阻在輸出電路中分壓,從而導(dǎo)致圖像顯示偏��

  �(duì)電路做如�4所示的配置:在反饋端加一�(gè)接地電阻RG,從而放大電路的�(qū)�(dòng)電壓。設(shè)�(jì)�(dāng)中要注意反饋電阻RF和輸入電阻RG的阻值選擇要符合系統(tǒng)配置。阻值過(guò)大會(huì)增加電壓噪聲,影響放大器的輸入容�,從而產(chǎn)生不必要的零極點(diǎn),降低帶寬甚至產(chǎn)生振�。調(diào)試結(jié)果:圖像顯示與輸入相同�

  仿真分析

  在現(xiàn)代高速電路設(shè)�(jì)�,仿真分析工具能夠給�(shè)�(jì)者反饋準(zhǔn)確、直觀的設(shè)�(jì)�(jié)�,便于提早發(fā)�(xiàn)隱患,及�(shí)修改,縮短設(shè)�(jì)�(shí)�,降低設(shè)�(jì)成本�

配置原理圖

  �4 MAX4020配置原理�

Hyperlynx仿真結(jié)果

  �5 Hyperlynx仿真�(jié)�

  BoardSim是HyperLynx公司�(kāi)�(fā)的仿真工�。BoardSim用于布線以后快速地分析�(shè)�(jì)中的信號(hào)完整�、電磁兼容性和�?dāng)_�(wèn)題,生成�?dāng)_�(qiáng)度報(bào)�,區(qū)分并解決�?dāng)_�(wèn)題。電路在�(méi)有�(jìn)行阻抗匹配以及�(jìn)行阻抗匹配后的仿真結(jié)果如�5所�。可以看�,沒(méi)有�(jìn)行阻抗匹配的電路示波器中接收端的電壓波形有很大的�(guò)沖和下沖,這樣在接收端IC 每�(gè)周期將會(huì)收到一�(gè)非常陡的�(shí)鐘信�(hào),而且這樣的波形將�(huì)引起很強(qiáng)的電磁輻�。而�(jìn)行匹配的電路�(jīng)仿真�(fā)�(xiàn)信號(hào)完整性問(wèn)題得到了很好的解��

  �(jié)�(yǔ)

  本文分析了高速電路設(shè)�(jì)中的信號(hào)完整性問(wèn)題,提出了改善信�(hào)完整性的一些措�,并�(jié)合一�(gè)VGA視頻分配器系�(tǒng)的設(shè)�(jì)�(guò)程,具體分析了改善信�(hào)完整性的方法。實(shí)踐證�,正確的電路�(shè)�(jì)�(jié)合合理的建模仿真是解決高速系�(tǒng)�(shè)�(jì)中信�(hào)完整性問(wèn)題的有效措施�