ADA4858-3驱动并均衡最长达100米的VGA电缆

      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。