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DisplayPort轉(zhuǎn)DVI/HDMI信號的接口適配器

作者: 時間:2009-11-13 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  1 引言

  為新一代影像顯示的規(guī)格之一,可將筆記型計算機和消費電子設(shè)備連接到顯示器或者平板電視,傳遞高畫質(zhì)影像信號。迅速崛起的技術(shù)將可望承襲VGA與DVI接口的市場,成為PC領(lǐng)域的主流技術(shù),與主導(dǎo)消費性電子領(lǐng)域的HDMI技術(shù)并駕齊驅(qū)。例如,蘋果公司已經(jīng)在其新款筆記本和監(jiān)視器產(chǎn)品上面全面應(yīng)用mini-接口。

  各種的并存創(chuàng)造了于接口間信號傳輸時信號轉(zhuǎn)換適配的需求,包括DisplayPort到DVI信號轉(zhuǎn)換,DisplayPort到HDMI信號轉(zhuǎn)換,DisplayPort到VGA信號轉(zhuǎn)換。DisplayPort到DVI 或 HDMI信號轉(zhuǎn)換適配器讓配備DisplayPort的筆記本計算機與顯示器和平板電視之間擁有高度靈活性、穩(wěn)定、具成本效益的DVI 或HDMI訊號連結(jié),并可完全滿足終端客戶對高質(zhì)量影像的需求。

  2 DisplayPort到DVI / HDMI信號轉(zhuǎn)換原理

  由于在DisplayPort推出之際,HDMI和DVI已經(jīng)存在,所以DisplayPort源設(shè)備必須與現(xiàn)有的HDMI和DVI Sink設(shè)備能夠互操作。為滿足這個要求,實際上所有的DisplayPort數(shù)據(jù)源設(shè)備都是“雙?!痹O(shè)備,即同時支持DisplayPort(直接連接),并通過一個便宜的線纜適配器(“dongle”)來支持DVI/HDMI。

  這將允許臺式或筆記本電腦只需遷移到一個輸出連接器類型,同時仍然支持老式顯示器或數(shù)字電視連接。在DisplayPort數(shù)據(jù)源設(shè)備的半導(dǎo)體器件中增加HDMI功能,系統(tǒng)成本增加并不大。由于電氣接口是共享的,因此沒有增加額外的硬件成本。

  對于DisplayPort的雙模設(shè)備,需要在DisplayPort接口部分標識一個圖標(如圖1所示),表示本設(shè)備不但只支持DisplayPort,還支持DVI 1.0或者HDMI。 在這個圖標中,“++”標識和DisplayPort標識表明了本設(shè)備支持雙模信號的能力。

DisplayPort雙模設(shè)備的標志

圖 1. DisplayPort雙模設(shè)備的標志

  DisplayPort是Video Electronics Standards Association (VESA)的商標

  DP++: Dual-Mode DisplayPort

  TMDS: Transition-Minimized Differential Signaling

  DVI (Digital Visual InteRFace)是Digital Display Working Group (DDWG)的商標

  HDMI (High Definition Multimedia Interface)是HDMI Licensing, LLC的商標

DisplayPort到DVI/HDMI適配器

圖 2. DisplayPort到DVI/HDMI適配器

  線纜適配器設(shè)置在DisplayPort數(shù)據(jù)源端,如圖2所示。DisplayPort數(shù)據(jù)源端的線纜適配器(下簡稱源端適配器)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理如圖3所示。

源端適配器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理

圖3. 源端適配器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理

  源端適配器應(yīng)該包含以下電氣特性:

  1). 對于差分信號進行電壓轉(zhuǎn)換的電路;

  2). 對于顯示數(shù)據(jù)通道DDC信號的緩沖電路;

  3). 對于顯示數(shù)據(jù)通道DDC時鐘和數(shù)據(jù)信號的上拉電阻;

  4). 對于DisplayPort接口的13腳信號的上拉電阻,用于線纜適配器檢測;

  5). 對于DisplayPort接口的14腳信號的上拉電阻,用于HDMI線纜適配器檢測(僅用于HDMI適配器);

  6). 升壓轉(zhuǎn)換器從源端DP_PWR 3.3V電壓來產(chǎn)生DDC_5V (如果Vbias_RX不是3.3V,需要產(chǎn)生Vbias_RX所需要的電壓) ; 

  7). 1個DisplayPort 1.1連接器;

  8). 1個DVI 1.0或HDMI (A類或C類) 插座連接器;

  說明1:電壓轉(zhuǎn)換器的終端偏置電壓Vbias_Rx并不一定是+3.3V。如果Vbias_Rx不是+3.3V,適配器必須自己生成Vbias_Rx所需要的電壓。

  說明2:在接口14管腳上的26kΩ上拉電阻只是針對HDMI信號的適配器才需要的。對于DVI信號適配器,接口14管腳需要懸空。支持HDMI模式的雙模源端設(shè)備在14管腳上設(shè)置有超過5MΩ的下拉電阻,用于識別適配器中的上拉電阻。需要說明的是,作為CEC協(xié)議的一部分,HDMI設(shè)備可能會將14管腳電壓拉低。

  當(dāng)一個源端適配器被雙模源端設(shè)備檢測到后,雙模設(shè)備會自動重配置DisplayPort接口的管腳定義,以適應(yīng)DVI / HDMI信號模式,管腳的映射關(guān)系如表1所示。

表 1. 雙模設(shè)備中DisplayPort和DVI/HDMI的映射關(guān)系

雙模設(shè)備中DisplayPort和DVI/HDMI的映射關(guān)系

  對于一個雙模源端設(shè)備而言,監(jiān)視接口13管腳上的電壓值是可選的。通常情況下,雙模源端設(shè)備會先嘗試進行AUX CH讀操作。如果讀操作失敗,該雙模源端設(shè)備會進行DDC讀寫操作,用于檢測適配器是否連接。

  對于DDC信號,雙模源端設(shè)備必須隔離AUX CH信號線上的耦合電容和DDC信號線。圖4給出了信號隔離的方法。

DisplayPort轉(zhuǎn)DVI/HDMI信號的接口適配器

圖4. DDC 和 AUX CH信號連接

  對于DP_PWR電壓,雙模源端設(shè)備必須將該電壓控制在+3.3V+/-10%范圍內(nèi)。適配器將通過DP_PWR電壓對應(yīng)生成DDC_5V電壓信號,如圖3所示。

  3 DisplayPort到DVI / HDMI信號轉(zhuǎn)換適配器方案

  意法半導(dǎo)體公司針對DisplayPort接口,推出了支持DVI與HDMI的電壓轉(zhuǎn)換產(chǎn)品STHDLS101。應(yīng)用STHDLS101芯片的適配器將DisplayPort雙模設(shè)備的輸入信號轉(zhuǎn)換成為TMDS信號輸出。它內(nèi)置的器支持DVI 1.0和HDMI 1.3的信號電平標準。STHDLS101支持的最大數(shù)據(jù)速率達到每通道2.7Gbps,足夠支持顯示分辨率1080P(12-比特每通道),兼容HDMI 1.3標準。

STHDLS101芯片的功能框圖

圖5. STHDLS101芯片的功能框圖

STHDLS101芯片的應(yīng)用框圖

圖6. STHDLS101芯片的應(yīng)用框圖

STHDLS101芯片的內(nèi)部框圖

圖7. STHDLS101芯片的內(nèi)部框圖

  STHDLS101的主要功能特性:

  ■ 將高速,低擺幅,四通道差分輸入信號轉(zhuǎn)換至高清多媒體(HDMI)信號

  ■ 數(shù)據(jù)速率:每通道2.7Gbps

  ■ 內(nèi)置50歐姆輸入匹配電阻

  ■ 使能/去使能控制TMDS信號輸出以進入低功耗狀態(tài)

  ■ TMDS輸出信號斜率控制以降低EMI干擾

  ■ 透明的工作模式:無需配置和重新定時

  ■ 通道間信號偏差小于250 ps

  ■ 通道內(nèi)信號偏差小于 10 ps

  ■ 為顯示數(shù)據(jù)通道(DDC)端口提供5V至3.3V的雙向

  ■ 為 HDMI/DVI接口上熱拔插端口(HPD)提供5V至3.3V

  ■ 集成有HPD_SINK和OE_N信號線的下拉電阻

  ■ 3.3V電壓供電

  ■ 大于±6千伏的靜電保護能力(HBM)



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