電路功能與優勢

無屏蔽雙絞線（UTP）——如Category-5e （Cat-5e）——最初設計為傳輸局域網（LAN）流量，現已成為其他許多信號傳輸應用的經濟型解決方案，因為它具有可觀的性能和低成本優勢。這些應用均為傳輸寬帶視頻信號的系統，它們采用4對雙絞線中的3對傳輸紅、綠、藍（RGB）電腦視頻信號或亮度和兩個色差（YPbPr）、高清分量視頻信號。視頻信號消隱間隔中可嵌入所需的水平和垂直同步脈沖，這些脈沖亦可在3對雙絞線中作為共模差分信號傳輸。這些系統經常包含視頻交叉點開關，并用于將小部分視頻信號源分發至許多顯示器（如數字標牌），或將大部分視頻信號源分發至幾個顯示器，如鍵盤-視頻-鼠標（KVM）網絡。

圖1所示的方案通過采用 AD8122 三路接收器/均衡器以克服這些損害，恢復視頻的高頻內容，同時提供平坦的增益。AD8120 三路偏斜補償模擬延遲線，在兩路最先到達的信號 中加入延遲，使得三路接收信號在時間上正確排列。AD8147 三路驅動器提供視頻源信號所需的單端至差分轉換。

圖1. 均衡與延遲補償UTP驅動器和接收器（原理示意圖：未顯示所有引腳、連接和去耦）

圖2. 通過UTP傳輸視頻的系統簡化框圖

電路描述

圖1所示視頻傳輸系統采用RGBHV視頻信號，其中RGB表示紅、綠、藍視頻信號，HV表示獨立水平和垂直同步脈沖信號。因此，總共5路信號通過3對雙絞線電纜傳輸。

視頻系統性能以時序描述最為合適，并且最重要的參數是階躍響應建立時間。視頻顯示的兩個像素之間的傳輸通常是階躍函數，且每一像素持續一段特定的時間。理想情況下，視頻的階躍響應最終值誤差應小至忽略不計（低于滿量程約46dB，或3.5 mV），為像素時間的一小部分（對于60 Hz時的UXGA，約為6ns）。雖然某些頻域性能指標很重要，但最重要的是這些指標如何在時域內影響視頻信號。例如，系統帶寬必須足夠高，以產生上升時間滿足建立時間要求的階躍響應。然而，單有帶寬還不夠，因為振鈴、過沖和響應遲緩，甚至寬系統帶寬具有的短上升時間，都可產生極大的建立誤差。系統簡化框圖見圖2。

驅動器

RGB信號通常源自75Ω單端、源接端電壓源，且需要75Ω負載端。在負載上，正確端接的信號幅度通常在0 mV和700 mV間變化。若要通過UTP傳輸RGB信號，則信號需進行單端模式至平衡（差分）模式的轉換，然后放大2倍以考慮由于UTP源和負載端造成的6 dB損耗。這可通過使用三路差分驅動器輕松實現，如 AD8147。

AD8147 根據以下等式提供額外的特性以編碼TTL邏輯電平、三路輸出共模電壓（VOCM）上的水平和垂直同步脈沖信號：

Red Vocm = K/2（VSYNC - HSYNC）+ VMIDSUPPLY

Green Vocm = K/2（-2VSYNC） + VMIDSUPPLY

Blue Vocm = K/2（VSYNC + HSYNC）+ VMIDSUPPLY

其中：

K表示中間電源電壓（VMIDSUPPLY）時共模脈沖電壓的峰值偏差。VSYNC和HSYNC是單位加權項，對于邏輯1為+1，對于邏輯0為?1。

這種編碼方案產生數值為零的凈交流共模電壓，減少來自電纜的共模電磁輻射。

驅動器評估板包含安裝單端至差分模式轉換和同步脈沖編碼所需的全部信息，包括K的調節。

接收機

UTP電纜的集膚效應產生隨頻率增加的傳輸損耗，導致接收信號呈現圓形且分散，并且簡單電纜電阻導致電纜的扁平阻性損耗。圖3通過對比300米長的UTP全擺幅視頻階躍響應與輸入電纜的階躍信號，展示了這些效應。

圖 3. 300米Cat-5e非均衡電纜的階躍響應

AD8122 是三路均衡器，進行差分至單端模式轉換，針對信號損壞具有高共模抑制和補償。圖4表示均衡器輸出的正確階躍信號，建立至1%誤差所需時間少于70 ns。注意圖4中的時間刻度以納秒為單位。

圖4. 300米Cat-5e電纜均衡階躍響應（注意時間單位為ns）

對于頻域而言，圖5表示長度為100英尺至1000英尺的Cat-5e電纜的頻率響應，長度以100英尺遞增，限帶效應和扁平損耗極為明顯。

圖5. 針對不同電纜長度的非均衡Cat-5e電纜頻率響應

有關 AD8122 如何有效恢復接收信號的高頻內容以及扁平損 耗可通過對比圖6中 AD8122輸出的均衡頻率響應和圖5中的非均衡頻率響應而看出。對于1000英尺（300米）長的電纜，60 MHz時超過50 dB的非均衡損耗經AD8122均衡器優化后為3 dB。

圖6. 針對不同電纜長度的均衡Cat-5e電纜頻率響應

針對最后一個損害， AD8120 三路延遲線糾正了3對雙絞線之間的時間偏斜并提供2的增益以驅動通過雙端接75Ω電纜傳輸至顯示器的視頻信號。

接收器評估板包括 AD8122 和 AD8120以及所需的全部支持電路，包括5個電位計以調節高升頻值、平坦增益和3條延遲線。此外，還提供針對AD8120的可選串行控制的串行接口。