VGA分配器將來自一個(gè)信號(hào)源的視頻信號(hào)分配成兩個(gè)或多個(gè)信號(hào),。高分辨率視頻分配放大器的一個(gè)常見應(yīng)用就是,，在接收來自一個(gè)計(jì)算機(jī)視頻端口的信號(hào)后將其放大，并在保持原有信號(hào)質(zhì)量的情況下將其分配到兩個(gè)或多個(gè)高分辨率數(shù)據(jù)顯示設(shè)備,。分配放大器同時(shí)提供信號(hào)的峰值和電平調(diào)整和均衡等放大和增強(qiáng)功能,。分配放大器上的每路輸出都經(jīng)過緩沖處理,，所以在信號(hào)分配時(shí)仍可保持原始信號(hào)的清晰度和強(qiáng)度,，完全達(dá)到桌面效果。分配器可以做成1分2,，1分4等,。VGA雙絞線傳輸具有長距離驅(qū)動(dòng)能力，可將電腦主機(jī)輸出的RGBHV形式的信號(hào),，通過非屏蔽五類及五類以上雙絞線(CAT5／5E／6)平衡傳輸,，高保真地傳輸30．0 m，傳輸后的視頻效果沒有重影,、沒有拖尾,、畫面清澈如初，線材好時(shí)可達(dá)500 m,，可廣泛應(yīng)用在液晶,、等離子平板多媒體廣告工程中。
1 系統(tǒng)組成
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括兩部分,，一部分是視頻信號(hào)的本地分配,，實(shí)現(xiàn)1分2、1分4等,；另一部分是視頻信號(hào)的遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng),，遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)又包括本地發(fā)送端和遠(yuǎn)程接收端。系統(tǒng)組成框圖如圖1所示,。
2 VGA信號(hào)分配
VGA信號(hào)分配是指在本地分配,，即一路VGA信號(hào)帶2個(gè),、4個(gè)顯示器。VGA信號(hào)分配包括兩部分,，一是視頻信號(hào)R,，G，B的分配,；二是同步信號(hào)HSYNC,，VSYNC的分配。
2．1 同步HSYNC,，VSYNC信號(hào)的分路
水平,、垂直同步信號(hào)HSYNC，VSYNC經(jīng)過74HC04高速反相器后,，輸出波形得到整形,，提高帶負(fù)載的能力后，分別接至輸出分路器1,、2路的水平,、垂直同步信號(hào)線上，實(shí)現(xiàn)VGA水平,、垂直同步信號(hào)的1分2功能,。同步信號(hào)分路如圖2所示。
2．2 視頻信號(hào)R,、G,、B的分配
視頻信號(hào)R，G,，B分路如圖3所示,。C101和R107構(gòu)成高通網(wǎng)絡(luò)，下限截止頻率為1／(2πRC),，如果C101選33 nF,，R107選150 Ω，則下限截止頻率fL=1／(2πRC)=1／(2π×150×33×10-9)=3 215 Hz,，改變電阻R107和電容C101的值,，就可以改變下限頻率。Q100,，Q101,，Q102為高頻三極管，截止頻率應(yīng)大于視頻信號(hào)的最高頻率,。頻率信號(hào)經(jīng)電容C101耦合至Q100的基極,，Q100飽和導(dǎo)通，導(dǎo)通時(shí)Q100的VCES約為0．3 V,，流過R102電阻的電流為ic,，流過電阻R101的電流為ie,。因?yàn)閕c≈ie，則Q100集電極的電壓為,。如果,，VCC設(shè)置為5V，則VC=1．76V,。Q101,，Q102構(gòu)成兩級(jí)射極跟隨器，VGA OUT1 RED,，VGA OUT2 RED分別接至輸出分路器1,，2路VGA的紅色信號(hào)輸入端，驅(qū)動(dòng)VGA紅色信號(hào),，輸出電壓為
VCC-VCES=(5-0．3)V=4．7 V,，提高了系統(tǒng)的帶負(fù)載能力。VGA信號(hào)的藍(lán)色信號(hào),、綠色信號(hào)分路原理與紅色信號(hào)一致,，從而實(shí)現(xiàn)了VGA信號(hào)的1分2功能。
3 VGA信號(hào)遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)
VGA信號(hào)遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)包括兩組發(fā)送端和接收端,。發(fā)送端將信號(hào)差分放大后,，接入RJ-45網(wǎng)口，通過CAT-5雙絞線傳輸至遠(yuǎn)程端,。遠(yuǎn)程接收端從RJ-45口將信號(hào)接收下來,，處理后還原成清晰的視頻信號(hào)接入本地VGA接口。
3．1 VGA發(fā)送端
VGA信號(hào)遠(yuǎn)程傳輸中,，由于傳輸導(dǎo)線的阻抗會(huì)引起信號(hào)的衰減，傳輸?shù)木嚯x越長衰減越大,，從而造成信號(hào)不能正確讀取,。因此，VGA信號(hào)在遠(yuǎn)程傳輸?shù)陌l(fā)送端需要將信號(hào)差分放大,，以提高信號(hào)的傳輸能力,。本系統(tǒng)發(fā)送端選用EL4543為差分放大器件。EL4543是Intersil公司生產(chǎn)的帶同步編碼的三路差分雙絞線驅(qū)動(dòng)器,。EL4543是高帶寬(350 MHz)的三路差動(dòng)放大器,，可對(duì)視頻同步信號(hào)進(jìn)行完整的編碼，它的輸入適合處理單端或差分形式的高速視頻或其他通信信號(hào),。高帶寬是標(biāo)準(zhǔn)雙絞線或同軸電纜線上的差分信號(hào),，有非常低的諧波失真，同時(shí),，內(nèi)部反饋保證輸出有穩(wěn)定的增益和相位,，以減少輻射的電磁干擾和諧波,。嵌入邏輯將標(biāo)準(zhǔn)的視頻水平和垂直同步信號(hào)編碼到雙絞線的共模信號(hào)上，帶同步信息的VGA輸入RGB信號(hào)后與EL4543輸入端上的75 Ω的終端電阻相連,，單端的RGB信號(hào)被轉(zhuǎn)換為差模信號(hào),，HSYNC和VSYNC在三個(gè)差動(dòng)信號(hào)各自的共模信號(hào)上進(jìn)行編碼。EL4543的50 Ω終端輸出驅(qū)動(dòng)差分R,，G,，B，同步信號(hào)編碼在CAT-5雙絞線電纜的共模中,。不帶信號(hào)頻率均衡的系統(tǒng),，可在200英尺的CAT-5雙絞線上很好的傳輸。對(duì)于更長的電纜,，在接收端用頻率和增益均衡技術(shù)(EL9111)和延遲線技術(shù)(EL9115)來補(bǔ)償信號(hào)的衰減,，從而調(diào)整接收端的信號(hào)的相位不匹配。發(fā)送端EL4543驅(qū)動(dòng)如圖4所示,。
3．2 VGA信號(hào)接收端
EL9111是三通道差分接收器和均衡器,，含有三個(gè)高速差分接收器，具有5個(gè)可編程的電極,。EL9111帶寬為150 MHz,，均衡長度由一個(gè)單獨(dú)引腳上的電壓設(shè)定。EL9111有兩個(gè)邏輯輸入引腳(ENBL)和開關(guān)增益(X2),。邏輯電路的邏輯基準(zhǔn)管腳(VREF)的電勢(shì)之上都有1．1V的額定門限,。在多數(shù)應(yīng)用中，芯片工作在+5 V,，0 V,，-5 V的供電系統(tǒng)中，邏輯值在0～+5 V之間,。EL9111的特點(diǎn)是共模譯碼,，可對(duì)水平和垂直方向上的信息進(jìn)行譯碼，該信息由EL4543的三個(gè)差分輸入端譯碼,，因此僅用三對(duì)電纜,，就可完整地傳輸RGB視頻信號(hào)和相關(guān)的同步信息，如圖5所示,。
EL9115是三路模擬延遲線,，可對(duì)三個(gè)信號(hào)提供斜率補(bǔ)償。EL9115對(duì)由典型的CAT-5電纜(每對(duì)電線有不同的電長度)引入的斜率,，可提供非常好的補(bǔ)償,。EL9115總延遲為62 ns，可在每個(gè)通道上設(shè)置2 ns的步長,。EL9115延遲時(shí)間由延遲寄存器內(nèi)8 b數(shù)據(jù)決定,，延遲寄存器的數(shù)據(jù)格式為：0abVWXYZ,。當(dāng)ab=01時(shí)，表示紅色寄存器,，當(dāng)ab=10時(shí),，表示綠色寄存器當(dāng)ab=11時(shí)，表示藍(lán)色寄存器,。延遲寄存器的數(shù)據(jù)乘以步長即為延遲的總時(shí)間,。如表1所示。
延遲寄存器數(shù)據(jù)由外部AVR單片機(jī)程序設(shè)置(圖5中未畫出),，NSEnable,，SCLOCK，SDATA三個(gè)引腳和單片機(jī)的三個(gè)引腳構(gòu)成串行總線通信,，通信時(shí)序如圖6所示,。
通信的模擬程序如下：
4 結(jié)語
當(dāng)頻率較高或有較大負(fù)載時(shí)，內(nèi)部功耗引發(fā)芯片溫度升高,，EL4543的驅(qū)動(dòng)能力將受到限制,。EL4543的模片最高為125℃，因此設(shè)計(jì)線路板時(shí)應(yīng)做好芯片的散熱工作,。同時(shí),，傳輸視頻信號(hào)時(shí)，PCB上要有一個(gè)“健康”的接地平面,，接地端必須靠近輸入端,，以使輸入電容最小,；而接地平面應(yīng)盡量遠(yuǎn)離信號(hào)輸入端,，以防止負(fù)載和電源電流流入輸入接點(diǎn)。采用此系統(tǒng)設(shè)計(jì)要做好相關(guān)的電磁干擾(EMI),，才能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的功能,。