两种不同的HDMI信号隔离方案:光纤vs专用芯片
在工业控制领域, 经常看到使用HDMI电缆线来连接显示器,从而监控整个生产过程中的各个关键指标。有时显示器离整个生产线特别远,HDMI电缆线不够长,我们往往需要引入信号隔离方案,使得信号能传递更远的距离。
本文将介绍两种不同的HDMI信号隔离方案——光纤信号隔离方案和专用芯片信号隔离方案——希望对大家有所启发。
什么情况下HDMI需要信号隔离?
如下图,这是一个使用HDMI电缆线来连接显示器与人机交互界面(HMI)的应用。一般情况下,HDMI的电缆长度可以支持15米,从而可以方便地布线到触摸屏显示器和控制室。
图1:工业控制领域,通过HDMI连接显示器(图片来源:ADI)
但是在恶劣的工业环境中,将HDMI的电缆长度进一步延长可能会带来挑战,因为EMC危害会影响布线,干扰信号传输。这时往往需要考虑对于HDMI进行信号隔离,降低EMC对信号传输的影响,从而延长传输距离。
传统上,在高速接口上增加信号隔离是一项非常重要的任务。一般超过250Mbps的数据速率超出了光耦和大多数数字隔离器的能力。
比如,对于一个在60Hz下传输24位颜色、分辨率为1920×1080(1080p)的视频链路,如果要对这个视频链路进行信号隔离,我们需要4.4Gbps总带宽的隔离器,才能保证视频的流畅传输。
光纤信号隔离解决方案
光纤信号隔离解决方案中,铜介质到光纤的转换需要一个串行器、一个反串行器和电-光转换器。同时要求光纤具有足够的带宽。这种方案速度快,传输距离长,可以长距离传输4K视频,但是相对的成本也非常高。
图2:HDMI信号到光纤 (图片来源:ADI)
Digi-Key可提供的光纤信号隔离技术资源如下:
● Digi-Key HDMI 光纤线缆
● 更多Digi-Key HDMI 线缆连接线
专用信号隔离芯片
当然,使用标准数字隔离器也可以实现这个功能。我们以每个标准数字隔离器150Mbps的速度运行。该方案还需要一个串行器、一个解串器,如果要实现4.4Gbps的总带宽,相当于需要30多个标准数字隔离器。显然,这种方案不太合理,我们就不继续讨论下去了。
图3:HDMI信号到数字隔离器 (图片来源:ADI)
另一个技术选项是使用专用的芯片解决这个问题。比如,使用ADI的ADN4654系列低电压差分信号(LVDS)数字隔离器。
图4:HDMI信号到千兆LVDS隔离器 (图片来源:ADI)
通过利用ADN4654的千兆数据速率,可以降低系统的复杂性,并且仅使用两片ADN4654即可实现4.4Gbps带宽。每个设备有两个通道,总共有四个通道,每个通道上的工作速率可以高达1.1Gbps。
● ADN4654 Demo板EVAL-CN0422-EBZ
EVAL-CN0422-EBZ是一块即插即用的评估板,针对HDMI 1.3a端口,可实现信号隔离。与iCoupler?隔离技术结合在一起,通过绝缘屏障传输必要的电源和高速视频及控制信号。
图5:ADN4654评估板:EVAL-CN0422-EBZ(图片来源:ADI)
HDMI 1.3a协议中的视频数据通过四个TMDS(最小化传输差分)通道传输:三个数据通道(对应红绿蓝)和一个时钟通道。每个车道必须单独隔离。
图6:HDMI视频数据通过TMDS通道传输
如图7,虽然TMDS与LVDS(低电压差分)稍有不同,但可以使用CML(电流模式逻辑),即一些简单的无源组件来实现与LVDS兼容设备的兼容性。
图7:使用简单的无源组件来实现TMDS与LVDS兼容(图片来源:ADI)
这些无源组件与两个双通道千兆ADN4654隔离LVDS收发器结合使用,以隔离四条TMDS通道。可实现高达110MHz的像素时钟频率,以60Hz的帧速率支持720p分辨率。
本文小结
使用信号隔离的方法,可以延长HDMI的传输距离。特别是利用专用信号隔离芯片,可以有效地在HDMI源端和HDMI接收端之间实现安全、无噪连接,为开发者提供了隔离高带宽接口的新选项。
作者:我爱方案网汇编来源:我爱方案网
-
百超迪能联手锐科 30000W特高功率高速光纤激光切割机重磅来袭
2021-12-15 -
AI芯片企业探境科技获新一轮融资,卓源资本领投
2021-12-15 -
传台积电3nm芯片制程工艺将进入试产阶段
2021-12-02 -
空分复用光纤技术突破:不同类型多芯光纤之间可实现无缝光互连
2021-12-02 -
瑞芯微携手中国移动发布两款视频物联网芯片
2021-12-01 -
2017年煤炭集会的两种催化剂
2021-11-19 -
传联发科11月手机芯片再涨15%
2021-11-08 -
光纤应变传感器在转动轴扭距测量装置中的应用解决方案
2021-11-02 -
芯片需求推动利润上涨,三星电子Q3净利润103亿美元
2021-10-28 -
光纤接头与激光头的连接操作规范
2021-10-27 -
芯片之缺愈演愈烈 危机背后或孕新机
2021-10-19 -
苹果发布会全回顾:M1 Pro / M1 Max芯片实力“炸场”!AirPods 3亮相
2021-10-19 -
芯片虚拟战:全军出击的中国EDA军团
2021-10-15 -
【周闻精选】美议员提出将荣耀“拉黑”,又一车企宣布自研芯片!
2021-10-15