CN0275 支持通過UTP傳輸視頻的完整寬帶驅(qū)動(dòng)器和接收器解決方案，針對(duì)RGB、YPbPr及其他

CN0275 成本更低的 AD8124 三通道均衡器在僅需驅(qū)動(dòng)最高200米的UTP系統(tǒng)中可替換AD8122。AD8124與AD8122引腳不兼容，且控制功能也有所不同。 驅(qū)動(dòng)器除了AD8147，還有很多選擇。 AD8146 提供和AD8147相同的功能，但不集成專門的共模同步電路。 AD8146通常用在那些將垂直和水平同步脈沖放置在視頻信號(hào)消隱間隔中的系統(tǒng)，而非將脈沖置于共模電壓上的系統(tǒng)。 AD8148 與AD8147規(guī)格相同，只不過它的固定增益為4而非2，并且可配置用于預(yù)加重，以驅(qū)動(dòng)最高為100英尺的UTP。對(duì)于要求功耗更低的系統(tǒng)， AD8133 和 AD8134可提供與AD8146和AD8147對(duì)應(yīng)相同的功能，并且功耗更低，但它們的帶寬較低。最后，對(duì)于可使用5 V電源、成本最低的系統(tǒng)，AD8141和AD8142CMOS驅(qū)動(dòng)器也許是最佳的選擇。 UTP的安裝各不相同，可能覆蓋較廣的區(qū)域、通過多個(gè)配線架，并且時(shí)而沒有接地參考。這些情況可能導(dǎo)致與本地接收器接地參考有關(guān)的接收共模電壓的劇烈波動(dòng)。在均衡器前端放置一個(gè)具有寬共模范圍的平坦增益差分接收器，如 AD8143，則可在這些情況下提供最高21 V的輸入共模范圍。 AD8122和AD8124 均同時(shí)支持同軸電纜與UTP電纜。AD8122可使用引腳綁定為任一模式，且AD8124利用VPOLE控制以修改它的頻率響應(yīng)，支持任一電纜類型。 ADI公司提供完整的系統(tǒng)級(jí)即插即用驅(qū)動(dòng)器和接收器評(píng)估板，包含所需的全部視頻圖像陣列(VGA)電路和RJ-45連接器。提供帶有旋鈕的電位計(jì)以控制均衡和偏斜校正。一個(gè)簡(jiǎn)單的視頻源即可提供最好的測(cè)試配置，例如一臺(tái)電腦和一臺(tái)高質(zhì)量顯示器。若電腦和顯示器支持最高UXGA/60 Hz 的分辨率則更佳。 設(shè)備要求 需要以下設(shè)備： 一個(gè)UXGA視頻源(筆記本電腦) EVAL-CN0275-TX-EBZ發(fā)射器評(píng)估板 EVAL-CN0275-RX-EBZ接收器評(píng)估板 ±5 V電源(兩個(gè)：一個(gè)用于發(fā)射器評(píng)估板，另一個(gè)用于接收器評(píng)估板) Cat-5e電纜，100英尺至1000英尺，增量為100英尺(Stellar Labs U5E-24-CMR-665，MCM Electronics #24-10510) 一臺(tái)UXGA視頻顯示器 測(cè)試 測(cè)試設(shè)置的簡(jiǎn)化框圖見圖11。連接設(shè)備后，即可使用標(biāo)準(zhǔn)視頻進(jìn)行端到端的測(cè)試。 ? 圖11. 通過UTP傳輸視頻的自動(dòng)調(diào)整測(cè)試配置功能框圖 ? 圖1所示的視頻傳輸系統(tǒng)采用RGBHV視頻信號(hào)，其中RGB表示紅、綠、藍(lán)視頻信號(hào)，HV表示獨(dú)立水平和垂直同步脈沖信號(hào)。因此，總共5路信號(hào)通過3對(duì)雙絞線電纜傳輸。 視頻系統(tǒng)性能以時(shí)域描述最為合適，并且最重要的規(guī)格是階躍響應(yīng)建立時(shí)間。視頻顯示中兩個(gè)像素之間的轉(zhuǎn)換通常是階躍函數(shù)，且每個(gè)像素持續(xù)一段特定的時(shí)間。理想情況下，視頻的階躍響應(yīng)應(yīng)該在像素時(shí)間的一小部分(對(duì)于60 Hz時(shí)的UXGA，約為6 ns)內(nèi)完成建立，并且相對(duì)于最終值的誤差應(yīng)小至忽略不計(jì)(低于滿量程約46 dB，或3.5 mV)。雖然某些頻域性能指標(biāo)很重要，但最重要的是這些指標(biāo)在時(shí)域內(nèi)對(duì)視頻信號(hào)有何影響。例如，系統(tǒng)帶寬必須足夠高，以產(chǎn)生上升時(shí)間短到滿足建立時(shí)間規(guī)格要求的階躍響應(yīng)。然而，單有帶寬還不夠，因?yàn)檎疋?、過沖和響應(yīng)遲緩，甚至寬系統(tǒng)帶寬具有的短上升時(shí)間，都可產(chǎn)生極大的建立誤差。系統(tǒng)簡(jiǎn)化框圖見圖2。 驅(qū)動(dòng)器 RGB信號(hào)通常源自75 Ω單端、源接端電壓源，且需要75 Ω負(fù)載端接。在負(fù)載上，正確端接的信號(hào)幅度通常在0 mV和700 mV間變化。為了通過UTP傳輸RGB信號(hào)，信號(hào)會(huì)從單端模式轉(zhuǎn)換為平衡(差分)模式，然后放大2倍以考慮因UTP源和負(fù)載端接造成的6 dB損耗。這可通過使用三通道差分驅(qū)動(dòng)器輕松實(shí)現(xiàn)，如AD8147。 AD8147 根據(jù)以下公式提供額外的特性，以編碼TTL邏輯電平、三路輸出共模電壓(VOCM)上的水平和垂直同步脈沖信號(hào)： Red Vocm = K/2(VSYNC - HSYNC)+ VMIDSUPPLY Green Vocm = K/2(-2VSYNC) + VMIDSUPPLY Blue Vocm = K/2(VSYNC + HSYNC)+ VMIDSUPPLY 其中： K表示中間電源電壓(VMIDSUPPLY)與共模脈沖電壓的峰值偏差。VSYNC和HSYNC是單位加權(quán)項(xiàng)，對(duì)于邏輯1為+1，對(duì)于邏輯0為?1。這種編碼方案產(chǎn)生數(shù)值為零的凈交流共模電壓，從而最大程度地減少來自電纜的共模電磁輻射。 驅(qū)動(dòng)器評(píng)估板包含實(shí)施單端至差分模式轉(zhuǎn)換和同步脈沖編碼所需的全部信息，包括K的調(diào)節(jié)。 接收機(jī) UTP電纜的集膚效應(yīng)產(chǎn)生隨頻率增加的傳輸損耗，導(dǎo)致收到的信號(hào)呈現(xiàn)圓形且分散，并且簡(jiǎn)單電纜電阻導(dǎo)致電纜的平坦阻性損耗。圖3通過對(duì)比300米長(zhǎng)的UTP全擺幅視頻階躍響應(yīng)與輸入電纜的階躍信號(hào)，展示了這些效應(yīng)。 圖 3. 300米Cat-5e非均衡電纜的階躍響應(yīng) ? AD8122 三通道均衡器執(zhí)行差分至單端模式轉(zhuǎn)換，針對(duì)這些信號(hào)損害提供高共模抑制和補(bǔ)償。圖4顯示了均衡器輸出端校正后的階躍信號(hào)，建立至1%誤差所需時(shí)間少于70 ns。注意，圖4中的時(shí)間刻度以納秒為單位。 圖4. 300米Cat-5e電纜均衡階躍響應(yīng)(注意時(shí)間單位為ns) ? 對(duì)于頻域而言，圖5顯示了長(zhǎng)度為100英尺至1000英尺的Cat-5e電纜的頻率響應(yīng)，長(zhǎng)度以100英尺遞增，限帶效應(yīng)和平坦損耗極為明顯。 圖5. 不同電纜長(zhǎng)度時(shí)的非均衡Cat-5e電纜頻率響應(yīng) ? 有關(guān)AD8122 如何有效恢復(fù)接收信號(hào)的高頻內(nèi)容以及平坦損耗可通過對(duì)比圖6中AD8122輸出的均衡頻率響應(yīng)和圖5中的非均衡頻率響應(yīng)而看出。對(duì)于1000英尺(300米)長(zhǎng)的電纜，60 MHz時(shí)超過50 dB的非均衡損耗經(jīng)AD8122均衡器優(yōu)化后為3 dB。 圖6. 不同電纜長(zhǎng)度時(shí)的均衡Cat-5e電纜頻率響應(yīng) ? 針對(duì)最后一個(gè)損害， AD8120三路延遲線糾正了3對(duì)雙絞線之間的時(shí)間偏斜并提供2的增益以驅(qū)動(dòng)通過雙端接75 Ω電纜傳輸至顯示器的視頻信號(hào)。 接收器評(píng)估板包括AD8122和AD8120以及所需的全部支持電路，包括5個(gè)電位計(jì)以手動(dòng)調(diào)節(jié)高頻增強(qiáng)、平坦增益和3路延遲線。此外，還提供針對(duì)AD8120的可選串行控制的串行接口。 結(jié)論 視頻分配系統(tǒng)中遠(yuǎn)端的圖像質(zhì)量很重要。圖像質(zhì)量由階躍響應(yīng)建立至與最終值相差3.5 mV所需的時(shí)間決定，當(dāng)該值超過像素時(shí)間的某一小部分時(shí)，圖像質(zhì)量便開始受影響。圖7顯示了未采用均衡或偏斜校正時(shí)，通過300米(1000英尺)Cat-5e電纜接收?qǐng)D像的極端例子。圖7中的黑色拖尾極為嚴(yán)重，階躍響應(yīng)遲緩，而且時(shí)間偏斜導(dǎo)致色彩失調(diào)。完全校正后的圖像見圖8。 圖7. 未對(duì)通過300米Cat-5e電纜傳輸?shù)膱D像應(yīng)用均衡和偏斜校正時(shí) ? 圖8. 對(duì)通過300米Cat-5e電纜傳輸?shù)膱D像應(yīng)用均衡與偏斜校正后 ? 發(fā)射器和接收器評(píng)估板的實(shí)物照片分別顯示在圖9與圖10中。若需獲得EVAL-CN0275-RX-EBZ 發(fā)射器評(píng)估板和EVAL-CN0275-TX-EBZ接收器評(píng)估板完整的設(shè)計(jì)支持包，包括原理圖、布局文件和材料清單，請(qǐng)?jiān)L問 www.analog.com/CN0275-DesignSupport。 圖9. EVAL-CN0275-TX-EBZ 發(fā)射器評(píng)估板 ? 圖10. EVAL-CN0275-RX-EBZ 接收器評(píng)估板 ? CN0275 支持通過UTP傳輸視頻的完整寬帶驅(qū)動(dòng)器和接收器解決方案，針對(duì)RGB、YPbPr及其他 無屏蔽雙絞線(UTP)——如Category-5e (Cat-5e)——最初設(shè)計(jì)為傳輸局域網(wǎng)(LAN)流量，現(xiàn)已成為其他許多信號(hào)傳輸應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)型解決方案，因?yàn)樗哂锌捎^的性能和低成本優(yōu)勢(shì)。這些應(yīng)用均為傳輸寬帶視頻信號(hào)的系統(tǒng)，它們采用4對(duì)雙絞線中的3對(duì)傳輸紅、綠、藍(lán)(RGB)電腦視頻信號(hào)或亮度和兩個(gè)色差(YPbPr)、高清分量視頻信號(hào)。視頻信號(hào)消隱間隔中可嵌入所需的水平和垂直同步脈沖，這些脈沖亦可在3對(duì)雙絞線中作為共模差分信號(hào)傳輸。這些系統(tǒng)經(jīng)常包含視頻交叉點(diǎn)開關(guān)，并用于將小部分視頻信號(hào)源分發(fā)至許多顯示器(如數(shù)字標(biāo)牌)，或?qū)⒋蟛糠忠曨l信號(hào)源分發(fā)至幾個(gè)顯示器，如鍵盤-視頻-鼠標(biāo)(KVM)網(wǎng)絡(luò)。 通過UTP電纜傳輸?shù)男盘?hào)主要受三個(gè)損害的影響，這些損害會(huì)導(dǎo)致視頻質(zhì)量下降 集膚效應(yīng)造成非線性限帶，導(dǎo)致信號(hào)消散和高頻信號(hào)內(nèi)容丟失。該損害導(dǎo)致圖像銳度下降并出現(xiàn)暗條紋。 阻性損耗帶來低頻平坦損耗，造成圖像對(duì)比度下降。 用于盡量減少線對(duì)間串?dāng)_的對(duì)絞率(走線長(zhǎng)度)不同，導(dǎo)致4對(duì)雙絞線之間存在延遲偏斜。由于收到的3路信號(hào)在時(shí)間上存在對(duì)齊誤差，延遲偏斜導(dǎo)致收到的圖像出現(xiàn)色彩誤差。 圖1所示的方案通過采用 AD8122 三路接收器/均衡器以克服這些損害，恢復(fù)視頻的高頻內(nèi)容，同時(shí)提供平坦的增益。 AD8120 三路偏斜補(bǔ)償模擬延遲線，在兩路最先到達(dá)的信號(hào) 中加入延遲，使得三路接收信號(hào)在時(shí)間上正確排列。 AD8147 三路驅(qū)動(dòng)器提供視頻源信號(hào)所需的單端至差分轉(zhuǎn)換。 圖1. 均衡與延遲補(bǔ)償U(kuò)TP驅(qū)動(dòng)器和接收器(原理示意圖：未顯示所有引腳、連接和去耦) ? 圖2. 通過UTP傳輸視頻的系統(tǒng)簡(jiǎn)化框圖 ? CN0275 CN0275 | circuit note and reference circuit info 支持通過UTP傳輸視頻的完整寬帶驅(qū)動(dòng)器和接收器解決方案，針對(duì)RGB、YPbPr及其他 | Analog Devices 無屏蔽雙絞線(UTP)——如Category-5e (Cat-5e)——最初設(shè)計(jì)為傳輸局域網(wǎng)(LAN)流量，現(xiàn)已成為其他許多信號(hào)傳輸應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)型解決方案，因?yàn)樗哂锌捎^的性能和低成本優(yōu)勢(shì)。這些應(yīng)用均為傳輸寬帶視頻信號(hào)的系統(tǒng)，它們采用4對(duì)雙絞線中的3對(duì)傳輸紅、綠、藍(lán)(RGB)電腦視頻信號(hào)或亮

• 通過UTP發(fā)送和接收視頻
• 線路均衡
• 偏斜補(bǔ)償

(analog)