視頻VGA信號分配及傳輸發送端電路設計

VGA分配器將來自一個信號源的視頻信號分配成兩個或多個信號。高分辨率視頻分配放大器的一個常見應用就是，在接收來自一個計算機視頻端口的信號后將其放大，并在保持原有信號質量的情況下將其分配到兩個或多個高分辨率數據顯示設備。分配放大器同時提供信號的峰值和電平調整和均衡等放大和增強功能。分配放大器上的每路輸出都經過緩沖處理，所以在信號分配時仍可保持原始信號的清晰度和強度，完全達到桌面效果。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動能力，可將電腦主機輸出的RGBHV形式的信號，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，線材好時可達500 m，可廣泛應用在液晶、等離子平板多媒體廣告工程中。

　　1 系統組成

　　本系統設計包括兩部分，一部分是視頻信號的本地分配，實現1分2、1分4等;另一部分是視頻信號的遠程傳輸系統，遠程傳輸系統又包括本地發送端和遠程接收端。系統組成框圖如圖1所示。

　　2 VGA信號分配

　　VGA信號分配是指在本地分配，即一路VGA信號帶2個、4個顯示器。VGA信號分配包括兩部分，一是視頻信號R，G，B的分配;二是同步信號HSYNC，VSYNC的分配。

　　2.1 同步HSYNC，VSYNC信號的分路

　　水平、垂直同步信號HSYNC，VSYNC經過74HC04高速反相器后，輸出波形得到整形，提高帶負載的能力后，分別接至輸出分路器1、2路的水平、垂直同步信號線上，實現VGA水平、垂直同步信號的1分2功能。同步信號分路如圖2所示。

　　2.2 視頻信號R、G、B的分配

　　視頻信號R，G，B分路如圖3所示。C101和R107構成高通網絡，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，截止頻率應大于視頻信號的最高頻率。頻率信號經電容C101耦合至Q100的基極，Q100飽和導通，導通時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。因為ic≈ie，則Q100集電極的電壓為。如果，VCC設置為5V，則VC=1.76V。Q101，Q102構成兩級射極跟隨器，VGA OUT1 RED，VGA OUT2 RED分別接至輸出分路器1，2路VGA的紅色信號輸入端，驅動VGA紅色信號，輸出電壓為

VCC-VCES=(5-0.3)V=4.7 V，提高了系統的帶負載能力。VGA信號的藍色信號、綠色信號分路原理與紅色信號一致，從而實現了VGA信號的1分2功能。

　　3 VGA信號遠程傳輸系統

　　VGA信號遠程傳輸系統包括兩組發送端和接收端。發送端將信號差分放大后，接入RJ-45網口，通過CAT-5雙絞線傳輸至遠程端。遠程接收端從RJ-45口將信號接收下來，處理后還原成清晰的視頻信號接入本地VGA接口。

　　3.1 VGA發送端

　　VGA信號遠程傳輸中，由于傳輸導線的阻抗會引起信號的衰減，傳輸的距離越長衰減越大，從而造成信號不能正確讀取。因此，VGA信號在遠程傳輸的發送端需要將信號差分放大，以提高信號的傳輸能力。本系統發送端選用EL4543為差分放大器件。EL4543是Intersil公司生產的帶同步編碼的三路差分雙絞線驅動器。EL4543是高帶寬(350 MHz)的三路差動放大器，可對視頻同步信號進行完整的編碼，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。高帶寬是標準雙絞線或同軸電纜線上的差分信號，有非常低的諧波失真，同時，內部反饋保證輸出有穩定的增益和相位，以減少輻射的電磁干擾和諧波。嵌入邏輯將標準的視頻水平和垂直同步信號編碼到雙絞線的共模信號上，帶同步信息的VGA輸入RGB信號后與EL4543輸入端上的75 Ω的終端電阻相連，單端的RGB信號被轉換為差模信號，HSYNC和VSYNC在三個差動信號各自的共模信號上進行編碼。EL4543的50 Ω終端輸出驅動差分R，G，B，同步信號編碼在CAT-5雙絞線電纜的共模中。不帶信號頻率均衡的系統，可在200英尺的CAT-5雙絞線上很好的傳輸。對于更長的電纜，在接收端用頻率和增益均衡技術(EL9111)和延遲線技術(EL9115)來補償信號的衰減，從而調整接收端的信號的相位不匹配。發送端EL4543驅動如圖4所示。

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