朗强科技:VGA视频信号分配原理分析

VGA分配器的主要功能是把一个视频信号重新分配成多个信号。高分辨率的视频分配放大器的作用是在接收一个来自计算机视频端口的信号后将其进行放大处理，并且在保持原有信号质量的情况下，将其信号分配到多个高分辨率数据的显示设备上。调配放大器同时供给信号的峰值和电平调整和平衡等放大和加强功能。调配放大器上的每路输出都经过缓冲解决，所以在信号调配时仍可维持原始信号的清楚度和强度，完整到达桌面效果。vga转hdmi

1、系统组成

本系统设计包含两部分，一部分是视频信号的本地调配，实现1分2、1分4等；另一部分是视频信号的远程传输系统，远程传输系统又包含本地发送端和远程吸收端。

2 VGA信号调配
VGA信号调配是指在本地调配，即一路VGA信号带2个、4个显示器。VGA信号调配包含两部分，一是视频信号R，G，B的调配；二是同步信号HSYNC，VSYNC的调配。

2.1 同步HSYNC，VSYNC信号的分路

程度、垂直同步信号HSYNC，VSYNC经过74HC04高速反相器后，输出波形得到整形，提高带负载的能力后，分别接至输出分路器1、2路的程度、垂直同步信号线上，实现VGA程度、垂直同步信号的1分2功能。

2.2 视频信号R、G、B的调配

C101和R107构成高通网络，下限截止频率为1/(2πRC)，假如C101选33 nF，R107选150 Ω，则下限截止频率fL=1/(2πRC)=1/(2π×150×33×10-9)=3 215 Hz，转变电阻R107和电容C101的值，就能够转变下限频率。Q100，Q101，Q102为高频三极管，截止频率应大于视频信号的最高频率。频率信号经电容C101耦合至Q100的基极，Q100饱和导通，导通时Q100的VCES约为0.3 V，流过R102电阻的电流为ic，流过电阻R101的电流为ie。因为ic≈ie，则Q100集电极的电压为。假如，VCC设置为5V，则VC=1.76V。Q101，Q102构成两级射极追随器，VGA OUT1 RED，VGA OUT2 RED分别接至输出分路器1，2路VGA的红色信号输入端，驱动VGA红色信号，输出电压为VCC-VCES=(5-0.3)V=4.7 V，提高了系统的带负载能力。VGA信号的蓝色信号、绿色信号分路原理与红色信号一致，从而实现了VGA信号的1分2功能。

3、VGA信号远程传输系统

VGA信号远程传输系统包含两组发送端和吸收端。发送端将信号差分放大后，接入RJ-45网口，通过CAT-5双绞线传输至远程端。远程吸收端从RJ-45口将信号吸收下来，解决后复原成清楚的视频信号接入本地VGA接口。

3.1 VGA发送端

VGA信号远程传输中，因为传输导线的阻抗会引起信号的衰减，传输的间隔越长衰减越大，从而造成信号不能准确读取。因而，VGA信号在远程传输的发送端须要将信号差分放大，以提高信号的传输能力。

本系统发送端选用EL4543为差分放大器件。EL4543是高带宽(350 MHz)的三路差动放大器，可对视频同步信号进行完全的编码，它的输入适宜解决单端或差分情势的高速视频或其余通讯信号。高带宽是尺度双绞线或同轴电缆线上的差分信号，有十分低的谐波失真，同时，内部反馈保障输出有稳固的增益和相位，以减少辐射的电磁搅扰谐和波。

嵌入逻辑将尺度的视频水温和垂直同步信号编码到双绞线的共模信号上，带同步信息的VGA输入RGB信号后与EL4543输入端上的75 Ω的终端电阻相连，单端的RGB信号被转换为差模信号，HSYNC和VSYNC在三个差动信号各自的共模信号上进行编码。EL4543的50 Ω终端输出驱动差分R，G，B，同步信号编码在CAT-5双绞线电缆的共模中。不带信号频率平衡的系统，可在200英尺的CAT-5双绞线上很好的传输。关于更长的电缆，在吸收端用频率和增益平衡技术(EL9111)和延迟线技术(EL9115)来弥补信号的衰减，从而调整吸收端的信号的相位不匹配。vga转hdmi

3.2 VGA信号吸收端

EL9111是三通道差分吸收器和平衡器，含有三个高速差分吸收器，具备5个可编程的电极。EL9111带宽为150 MHz，平衡长度由一个独自引脚上的电压设定。EL9111有两个逻辑输入引脚(ENBL)和开关增益(X2)。逻辑电路的逻辑基准管脚(VREF)的电势之上都有1.1V的额定门限。在多数应用中，芯片工作在+5 V，0 V，-5 V的供电系统中，逻辑值在0~+5 V之间。EL9111的特征是共模译码，可对水温和垂直方向上的信息进行译码，该信息由EL4543的三个差分输入端译码，因而仅用三对电缆，就可完全地传输RGB视频信号和相干的同步信息。

EL9115是三路模仿延迟线，可对三个信号供给斜率弥补。EL9115对由典范的CAT-5电缆（每对电线有不同的电长度）引入的斜率，可供给十分好的弥补。EL9115总延迟为62 ns，可在每个通道上设置2 ns的步长。EL9115延迟时间由延迟存放器内8b数据决议，延迟存放器的数据款式为：0abVWXYZ。当ab=01时，示意红色存放器，当ab=10时，示意绿色存放器当ab=11时，示意蓝色存放器。延迟存放器的数据乘以步长即为延迟的总时间。
延迟存放器数据由外部AVR单片机程序设置，NSEnable，SCLOCK，SDATA三个引脚和单片机的三个引脚构成串行总线通讯。