高速电流反馈型放大器如何驱动并均衡最长100米的VGA电缆

2023-5-21 20:19| 发布者: 开心| 查看: 71| 评论: 0

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摘要: {本文由家电维修技术论坛小编收集整理资料}在课堂、演讲厅和会议室，PC通过VGA电缆连接到投影仪，以传输红绿蓝(RGB)视频信号。平均电缆长度取决于房间大小和天花板高度，但多数电缆不超过100米。本文介绍集成电荷泵的三通道高速电流反馈型运算放大器A ...

{本文由家电维修技术论坛小编收集整理资料}在课堂、演讲厅和会议室，PC通过VGA电缆连接到投影仪，以传输红绿蓝(RGB)视频信号。平均电缆长度取决于房间大小和天花板高度，但多数电缆不超过100米。本文介绍集成电荷泵的三通道高速电流反馈型运算放大器ADA4858-31（见附录）如何能驱动并均衡最长达100米的VGA电缆。这种解决方案用在PC与电缆之间，便于使用，成本低廉，易于实施，只需几个无源组件，并从USB端口获得3.3V至5V单电源。驱动和均衡45米VGA电缆图1显示一个基于ADA4858-3放大器的VGA电缆均衡器的一个通道。完整的RGB均衡器需要三个通道。150Ω负载电阻代表75Ω端接电缆及其阻抗匹配驱动电阻。

图1. 45米VGA电缆均衡器原理图（单通道）图2显示45米VGA电缆、均衡器和均衡器/电缆组合的大信号频率响应性能。除了阻抗匹配电缆驱动固有的6dB衰减之外，VGA电缆还有0.6dB损耗（频率低于1 MHz时）或8dB损耗（频率为100 MHz时）。为恢复信号强度，均衡器必须提供6.6dB增益（低频时）或14dB增益（100 MHz时），以便将原始信号提升6 dB，从而满足RGB视频应用的需要。从不均衡时的1.6 MHz带宽达到均衡时的160 MHz带宽，电缆/均衡器组合显示1dB平坦度改善100倍。

图2. 大信号频率响应（45米VGA电缆）均衡还能改善瞬态响应性能，如图3所示。高频和低频得到恢复，提供更清晰的图像，消除了电缆所引起的拖尾效应。

图3. 均衡前后的瞬态响应（45米VGA电缆）该电路的传递函数如公式1所示。幅度通过公式2计算。

驱动和均衡105米VGA电缆图4显示驱动105米电缆的原理图。选择此长度的原因是它接近ADA4858-3的最大均衡能力。该原理图与图1相似，不同之处是增加了 RZCZ反馈网络，它产生一个极点，以便降低高频时的RF 值。

图4. 105米VGA电缆均衡器原理图（单通道）图5显示105米电缆、相应的均衡器和二者组合的大信号频率响应性能。均衡前电缆的−3dB带宽约为2 MHz，均衡后约为90 MHz；−1dB带宽从0.7 kHz提高到75 MHz。

图5. 大信号频率响应（105米VGA电缆）图6显示瞬态响应性能。高频和低频均得到恢复。通过更多调整，可以实现更好的平坦度（1 MHz至10 MHz）和更高的输入信号保真度。

图6. 均衡前后的瞬态响应（105米VGA电缆）图7显示所有三个通道（R、G、B）的原理图，包括独立解决方案所需的全部器件。通过一个小型USB端口为整个系统供电。R4、R5和R6均匹配电缆的特征阻抗。

图7. 显示所有三个均衡通道的完整电路板原理图结论本文说明如何利用三通道视频驱动器ADA4858-3驱动并均衡用于传输RGB视频的最长100米VGA电缆。文中给出了采用45米和105米电缆的两个示例，但该解决方案经过调整，可支持各种长度的电缆。这种解决方案便于使用，成本低廉，易于实施，只需ADA4858-3、几个无源器件和3.3V至5V单电源，电源可以从USB端口获得。附录 ADA4858-3是一款三通道电流反馈型运算放大器，总静态电流仅为42mA，其中包括电荷泵耗用的电流。为进一步降低功耗，还提供省电特性，当放大器不用时，总电源电流可降至2.5 mA。由于有电荷泵，该器件不需要负电源；在省电模式下，电荷泵仍能为外部器件供电。ADA4858-3具有宽输入共模电压范围；以5 V电源供电时，输入范围为地以下1.8 V至正供电轨以下1.2 V。600 MHz带宽和600 V/μs压摆率使该放大器非常适合许多高速应用，高达85 MHz的0.1 dB平坦度（G = 2，150 Ω负载）则使它成为专业和消费电子视频应用的绝佳选择。此外，电流反馈型放大器不存在电压反馈型放大器的增益带宽限制。片内电荷泵产生一个负电源，其电压取决于正电源电压。采用5V正电源时，电荷泵产生−3V负电源并提供150mA输出电流；采用3.3V正电源时，电荷泵产生−2V负电源并提供45mA输出电流。外部电容C1和C2应为1 μF至4 μF的电容，具有低ESR和低ESL特性，并且应尽可能靠近ADA4858-3放置。C1连在C1_a与C1_b之间，C2连在CPO与地之间。

图A. 功能框图  推荐阅读：利用3轴数字加速度计实现功能全面的计步器设计G = 1/2的差分输出差动放大器系统LED驱动模块在汽车照明中的新机遇简化工业数据采集系统设计的完整传感器数据采集解决方案利用同步反相SEPIC拓扑结构实现高效率降压/升压转换器要采购电缆么，点这里了解一下价格!
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