HDMI信號(hào)隔離有哪些方案？

Q A & 問(wèn)：HDMI信號(hào)隔離有哪些方案？

傳統(tǒng)上，要求在高速接口上增加信號(hào)隔離是一項(xiàng)非常重要的任務(wù)。一般超過(guò)250 Mbps的數(shù)據(jù)速率超出了光耦和大多數(shù)數(shù)字隔離器的能力。

對(duì)于一個(gè)視頻鏈路，在60Hz下傳輸24位顏色，分辨率為1920×1080（1080p）。如果要對(duì)這個(gè)視頻鏈路進(jìn)行信號(hào)隔離，我們需要4.4 Gbps總帶寬的隔離器，才能保證視頻的流暢傳輸。

1光纖信號(hào)隔離解決方案

銅介質(zhì)到光纖的轉(zhuǎn)換需要一個(gè)串行器、一個(gè)反串行器和電-光轉(zhuǎn)換器。同時(shí)要求光纖具有足夠的帶寬。這種方案速度快，傳輸距離長(zhǎng)，可以長(zhǎng)距離傳輸4K視頻，但是相對(duì)的成本也非常高。

圖 1 HDMI信號(hào)到光纖 (圖片來(lái)源于ADI)

2專(zhuān)用信號(hào)隔離芯片

當(dāng)然使用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字隔離器也可以實(shí)現(xiàn)。我們以每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字隔離器150 Mbps的速度運(yùn)行。該方案還需要一個(gè)串行器、一個(gè)解串器，如果要實(shí)現(xiàn)4.4 Gbps的總帶寬，相當(dāng)于需要30多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字隔離器。顯然，這種方案不太合理，我們就不繼續(xù)討論下去了。

圖 2 HDMI信號(hào)到數(shù)字隔離器 (圖片來(lái)源于ADI)

專(zhuān)用的芯片可以解決這個(gè)問(wèn)題

比如，使用ADIADN4654系列低電壓差分信號(hào)(LVDS)數(shù)字隔離器

圖 3 HDMI信號(hào)到千兆LVDS隔離器 (圖片來(lái)源于ADI)

通過(guò)利用ADN4654的千兆數(shù)據(jù)速率，可以降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，并且僅使用兩片ADN4654即可實(shí)現(xiàn)4.4 Gbps帶寬。每個(gè)設(shè)備有兩個(gè)通道，總共有四個(gè)通道，每個(gè)通道上的工作速率可以高達(dá)1.1 Gbps。

ADN4654 Demo板

EVAL-CN0422-EBZ是一塊即插即用，針對(duì)HDMI1.3a端口，可實(shí)現(xiàn)信號(hào)隔離。iCoupler隔離技術(shù)結(jié)合在一起，通過(guò)絕緣屏障傳輸必要的電源和高速視頻及控制信號(hào)。

圖 4 ADN4654 Demo板EVAL-CN0422-EBZ(圖片來(lái)源于ADI)

HDMI 1.3a協(xié)議中的視頻數(shù)據(jù)通過(guò)四個(gè)TMDS(最小化傳輸差分)通道傳輸：三個(gè)數(shù)據(jù)通道（對(duì)應(yīng)紅綠藍(lán)）和一個(gè)時(shí)鐘通道。每個(gè)車(chē)道必須單獨(dú)隔離。

圖 5 HDMI視頻數(shù)據(jù)四個(gè)TMDS通道傳輸

如圖6，雖然TMDS與LVDS (低電壓差分)稍有不同，但可以使用CML（電流模式邏輯），即一些簡(jiǎn)單的無(wú)源組件來(lái)實(shí)現(xiàn)與LVDS兼容設(shè)備的兼容性。

圖 6 使用簡(jiǎn)單的無(wú)源組件來(lái)實(shí)現(xiàn)TMDS與LVDS兼容 (圖片來(lái)源于ADI)

這些無(wú)源組件與兩個(gè)雙通道千兆ADN4654隔離LVDS收發(fā)器結(jié)合使用，以隔離四個(gè)TMDS通道?？蓪?shí)現(xiàn)高達(dá)110 MHz的像素時(shí)鐘頻率，以60 Hz的幀速率支持720 p分辨率。

總結(jié)

使用信號(hào)隔離的方法，可以延長(zhǎng)HDMI的傳輸距離。特別是利用專(zhuān)用信號(hào)隔離芯片，可以有效地將HDMI源端和HDMI接收端之間能夠安全、無(wú)噪連接，提供了隔離高帶寬接口的新選項(xiàng)。