RGB信号传输技术.docx

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RGB信号传输技术

RGB信号传输技术：

　　人们根据VGA信号分为RGBHV五种信号的原理，将VGA线缆拆分开来，用五根同轴线缆来传输，这种传输方式叫RGB传输。

这种方式有效的解决了衰减的问题（RGB线缆的线芯比VGA线缆的单根线芯粗很多），同时同轴线缆的屏蔽层，对串扰也有一定的抑制作用，但是由于传输技术原理没有根本的改变，串扰问题并没有真正解决!

而且RGB方式传输距离达到一定距离以后，由于施工现场环境复杂，布线的时候就出现RGB五根传输RGBHV信号的线缆长度不一致、到达时间不同的现象，造成RGB三原色及行场信号不能同步到达。

屏幕上面就出现三种颜色不能重合在一起、甚至无法显示的现象。

这就是RGB传输中容易出现的不同步的问题，这个问题很难得到廉价的解决方法。

　　VGA信号双绞线传输技术

　　为解决这些传输中的问题，近两年一种采用普通网线（双绞线）为传输介质的VGA视频传输技术迅速成为目前VGA视频传输技术的热点。

　　该传输方式采用一个发送器一个收接受器，发送器将VGA视频信号进行重新编码以差分信号在网线上面传输，到远端接收器解码还原成VGA视频信号。

网线传输采用的视频差分技术，每对双绞线传输一个信号的时候，都是同时发出波形相同、极性相反的信号，这样一对双绞线对外发散的信号就相互抵消为零，从技术上就解决VGA信号内部的串扰问题。

　　网线里面只有4对双绞线，用网线传输VGA的五种信号的时候怎么办?

早期我们把VGA信号里面的RGB分3对双绞线传输，剩下一对传输HV信号，

　　网线里面每对双绞线长度也是不一样的，不是也存在不同步的问题吗?

解决办法：

线路补偿!

和RGB线缆传输不同的是：

网线里面每对双绞线长度差别都有国际标准，我们可以根据这个标准来知道每对双绞线的线路长度大致差别，根据这个长度来进行线路补偿，这样VGA信号用RGB方式不能解决问题在这里也得到解决

　　VGA信号双绞线传输技术优势：

　　采用的差分技术本身抗干扰性能就强，再加上一些技术处理，抗干扰性得到大大提高。

即使最恶劣的电厂强电强磁环境都可以使用它来长距离传输VGA视频。

抗干扰性是保证工程质量的重要指标，如何保证产品的抗干扰性就显示出设计电路的研发人员的水平了。

不同的产品抗干扰效果不一样，有条件用户在选择产品的时候最好先做干扰测试，没有条件的用户最好在现场或者比现场更恶劣的情况下测试了再定型选购。

这样才能保证工程质量得到甲方认可，保证双方合作愉快。

以网线为线材取材便宜，水晶头制作比VGA或者RGB线缆的焊接容易，线材柔软，布线也方便。

目前VGA视频延长器和VGA长线驱动器价格相差并不大，距离越远，线材成本越低，对比抗干扰效果越好，性价比更高。

可以说30米以上距离VGA视频延长器取代VGA信号放大器已经是一种趋势。

　　技术是不断进步的，双绞线传输技术也是在不断进步!

当VGA视频传输技术可以用双绞线传输方式解决后，技术人员的又在思考是否可以用一对双绞线传输更多信号：

网线里面只有4对双绞线，VGA信号里面的RGB分3对双绞线传输，剩下一对传输HV信号，当我们同时需要电脑其他功能的时候，这个办法就不行了。

技术人员将H/V信号重新编码，混入RGB信号里面传输，到接收器那边再解码出来。

这样就只需要3对就可以完成VGA的R/G/B/H/V五种信号的传输。

省下的一对线我们可以传输音频或RS485信号或鼠标键盘信号，甚至可以是USB信号。

当然同时传输鼠标键盘VGA这三种信号，技术难度更高，要求的抗干扰性更强。

各种方法解决VGA信号传输难题

VGA信号传输是现在一个非常热门的技术，有很多种不同的传输方式都引起人们的关注，但正因为传输的方式多种多样反而因起用户们产生了一些错误的判断，天创恒达数字视频技术开发（北京）有限公司拥有有数十年的研发经验，今天就VGA传输的发展及原理做一个小小的论述：

　　在很早很早以前VGA信号传输的距离有很大难度，一般都是加大线芯直径，但是传输距离长以后，VGA线里面五种信号相互之间产生串扰的问题就严重起来，同时在比较复杂的环境中粗大的VGA线材布线极为困难，拐弯时候VGA线容易折断，其他问题也是非常多（如：

外部干扰，焊接点不好等）。

　　为了在工程中解决VGA视频传输问题便有了以下三点：

　　第一、RGB传输技术：

　　VGA传输拥有RGBHV五种信号，并在传输时使用五根同轴线缆，这种方式有效的解决了衰减的问题，同时同轴线缆的屏蔽层，对串扰也有一定的抑制作用，但是由于传输技术原理没有根本的改变，串扰问题并没有真正解决!

而且RGB方式传输距离达到一定距离以后，由于施工现场环境复杂，布线的时候就出现RGB五根传输RGBHV信号的线缆长度不一致、到达时间不同的现象，造成RGB三原色及行场信号不能同步到达。

屏幕上面就出现三种颜色不能重合在一起、甚至无法显示的现象。

这就是RGB传输中容易出现的不同步的问题，这个问题很难得到廉价的解决方法。

　　第二、VGA双绞线传输技术：

　　现在使用普通网线为传输介质的VGA视频传输技术是近两年为的热点，该传输方式采用一个发送器一个收接受器，发送器将VGA视频信号进行重新编码以差分信号在网线上面传输，到远端接收器解码还原成VGA视频信号。

网线传输采用的视频差分技术，每对双绞线传输一个信号的时候，都是同时发出波形相同、极性相反的信号，这样一对双绞线对外发散的信号就相互抵消为零，从技术上就解决VGA信号内部的串扰问题。

　　第三、VGA信号放大器：

　　VGA信号放大器的原理简单，简单的使用发送端放大的设备在采用特制VGA视频线缆为传输介质后，可以将电脑的VGA视频信号传输上几十米。

但是随后人们将VGA线材线芯越做越粗，没有改变VGA传输技术原理的缺点越来越明显：

　　第一，VGA头在焊接的时候也非常容易出各种问题（如驻波干扰，虚焊等）。

　　第二，长距离VGA线材又粗又硬，不容易找到，需要到工厂定做，拐弯剧烈还容易出现内部断裂，布线极为不便。

　　第三，长距离传输内部串扰、共模干扰取决于VGA线材本身。

而随着距离的增加，一些本来不是很强的干扰也在长距离的线材里面变得强大，导致有些试验环境下能成功而实际工程做了却根本没有办法应用，造成返工或无法验收的巨大损失。

所以超过30米距离这种方式就不应该采用。

　　总的来说，RGB传输技术、VGA双绞线传输技术、VGA信号放大器这三个传输技术是现在最受关注的VGA视频传输问题解决方法简单实用，并且还拥有抗干扰强等等技术优点，其强势优势无庸置疑。

视频VGA信号分配的原理及在远程传输系统中的应用

时间：

2011-12-2710:

12:

52来源：

作者：

VGA分配器将来自一个信号源的视频信号分配成两个或多个信号。

高分辨率视频分配放大器的一个常见应用就是，在接收来自一个计算机视频端口的信号后将其放大，并在保持原有信号质量的情况下将其分配到两个或多个高分辨率数据显示设备。

分配放大器同时提供信号的峰值和电平调整和均衡等放大和增强功能。

分配放大器上的每路输出都经过缓冲处理，所以在信号分配时仍可保持原始信号的清晰度和强度，完全达到桌面效果。

分配器可以做成1分2，1分4等。

VGA双绞线传输具有长距离驱动能力，可将电脑主机输出的RGBHV形式的信号，通过非屏蔽五类及五类以上双绞线（CAT5／5E／6）平衡传输，高保真地传输30．0m，传输后的视频效果没有重影、没有拖尾、画面清澈如初，线材好时可达500m，可广泛应用在液晶、等离子平板多媒体广告工程中。

1系统组成

本系统设计包括两部分，一部分是视频信号的本地分配，实现1分2、1分4等；另一部分是视频信号的远程传输系统，远程传输系统又包括本地发送端和远程接收端。

系统组成框图如图1所示。

图1系统组成框图

2VGA信号分配

VGA信号分配是指在本地分配，即一路VGA信号带2个、4个显示器。

VGA信号分配包括两部分，一是视频信号R，G，B的分配；二是同步信号HSYNC，VSYNC的分配。

2．1同步HSYNC，VSYNC信号的分路

水平、垂直同步信号HSYNC，VSYNC经过74HC04高速反相器后，输出波形得到整形，提高带负载的能力后，分别接至输出分路器1、2路的水平、垂直同步信号线上，实现VGA水平、垂直同步信号的1分2功能。

同步信号分路如图2所示。

图2同步信号分路

2．2视频信号R、G、B的分配

视频信号R，G，B分路如图3所示。

C101和R107构成高通网络，下限截止频率为1／（2πRC），如果C101选33nF，R107选150Ω，则下限截止频率fL=1／（2πRC）=1／（2π×150×33×10-9）=3215Hz，改变电阻R107和电容C101的值，就可以改变下限频率。

Q100，Q101，Q102为高频三极管，截止频率应大于视频信号的最高频率。

频率信号经电容C101耦合至Q100的基极，Q100饱和导通，导通时Q100的VCES约为0．3V，流过R102电阻的电流为ic，流过电阻R101的电流为ie。

因为ic≈ie，则Q100集电极的电压为。

如果，VCC设置为5V，则VC=1．76V。

Q101，Q102构成两级射极跟随器，VGAOUT1RED，VGAOUT2RED分别接至输出分路器1，2路VGA的红色信号输入端，驱动VGA红色信号，输出电压为VCC-VCES=（5-0．3）V=4．7V，提高了系统的带负载能力。

VGA信号的蓝色信号、绿色信号分路原理与红色信号一致，从而实现了VGA信号的1分2功能。

图3视频信号R，G，B分路

3VGA信号远程传输系统

VGA信号远程传输系统包括两组发送端和接收端。

发送端将信号差分放大后，接入RJ-45网口，通过CAT-5双绞线传输至远程端。

远程接收端从RJ-45口将信号接收下来，处理后还原成清晰的视频信号接入本地VGA接口。

3．1VGA发送端

VGA信号远程传输中，由于传输导线的阻抗会引起信号的衰减，传输的距离越长衰减越大，从而造成信号不能正确读取。

因此，VGA信号在远程传输的发送端需要将信号差分放大，以提高信号的传输能力。

本系统发送端选用EL4543为差分放大器件。

EL4543是Intersil公司生产的带同步编码的三路差分双绞线驱动器。

EL4543是高带宽（350MHz）的三路差动放大器，可对视频同步信号进行完整的编码，它的输入适合处理单端或差分形式的高速视频或其他通信信号。

高带宽是标准双绞线或同轴电缆线上的差分信号，有非常低的谐波失真，同时，内部反馈保证输出有稳定的增益和相位，以减少辐射的电磁干扰和谐波。

嵌入逻辑将标准的视频水平和垂直同步信号编码到双绞线的共模信号上，带同步信息的VGA输入RGB信号后与EL4543输入端上的75Ω的终端电阻相连，单端的RGB信号被转换为差模信号，HSYNC和VSYNC在三个差动信号各自的共模信号上进行编码。

EL4543的50Ω终端输出驱动差分R，G，B，同步信号编码在CAT-5双绞线电缆的共模中。

不带信号频率均衡的系统，可在200英尺的CAT-5双绞线上很好的传输。

对于更长的电缆，在接收端用频率和增益均衡技术（EL9111）和延迟线技术（EL9115）来补偿信号的衰减，从而调整接收端的信号的相位不匹配。

发送端EL4543驱动如图4所示。

图4发送端EL4543驱动

3．2VGA信号接收端

EL9111是三通道差分接收器和均衡器，含有三个高速差分接收器，具有5个可编程的电极。

EL9111带宽为150MHz，均衡长度由一个单独引脚上的电压设定。

EL9111有两个逻辑输入引脚（ENBL）和开关增益（X2）。

逻辑电路的逻辑基准管脚（VREF）的电势之上都有1．1V的额定门限。

在多数应用中，芯片工作在+5V，0V，-5V的供电系统中，逻辑值在0～+5V之间。

EL9111的特点是共模译码，可对水平和垂直方向上的信息进行译码，该信息由EL4543的三个差分输入端译码，因此仅用三对电缆，就可完整地传输RGB视频信号和相关的同步信息，如图5所示。

图5接收端电路图

EL9115是三路模拟延迟线，可对三个信号提供斜率补偿。

EL9115对由典型的CAT-5电缆（每对电线有不同的电长度）引入的斜率，可提供非常好的补偿。

EL9115总延迟为62ns，可在每个通道上设置2ns的步长。

EL9115延迟时间由延迟寄存器内8b数据决定，延迟寄存器的数据格式为：

0abVWXYZ。

当ab=01时，表示红色寄存器，当ab=10时，表示绿色寄存器当ab=11时，表示蓝色寄存器。

延迟寄存器的数据乘以步长即为延迟的总时间。

如表1所示。

表1 延迟总时间  （ns）

延迟寄存器数据由外部AVR单片机程序设置（图5中未画出），NSEnable，SCLOCK，SDATA三个引脚和单片机的三个引脚构成串行总线通信，通信时序如图6所示。

图6　EL9115串行总线时序图

通信的模拟程序如下：

SETBNSENALE;

CLRNSENALE;串行通信使能

NOP;

CLRSCLOCK;模拟时钟，根据单片机频率调整脉宽

NOP;

CLRC;

MOVSDATA,C;写入初始数据“0”

SETBSCLOCK;

4结语

当频率较高或有较大负载时，内部功耗引发芯片温度升高，EL4543的驱动能力将受到限制。

EL4543的模片最高为125℃，因此设计线路板时应做好芯片的散热工作。

同时，传输视频信号时，PCB上要有一个“健康”的接地平面，接地端必须靠近输入端，以使输入电容最小；而接地平面应尽量远离信号输入端，以防止负载和电源电流流入输入接点。

采用此系统设计要做好相关的电磁干扰（EMI），才能实现设计的功能。

VGA/AV矩阵对信号传输的技术原理和处理方法

现代会议室对设备技术原理和处理方法

VGA信号传输是最近的视频信号传输的热点，各种不同的传输方式引发很多工程商的关注，各种不同的宣传也模糊了工程商的正常判断，广州CIMATE作为中控矩阵切换器的生产商，就VGA传输的发展及原

理做一个小小的论述。

 VGA矩阵切换器

 VGA信号包含有R/G/B/H/V五种，分别是三原色和行场同步信号。

VGA线材虽然包含15根线，VGA线材里面实际传输图像信号的只有5根线，所以看VGA线材好不好首先看用来传输RGBHV的那五根线的线芯质 

量。

VGA线芯虽然很细小，衰减比较大，VGA线材在短距离传输的时候基本不会有问题，。

而早期为解决传输距离远的难题，一般都是加大线芯直径，将铜芯做得很粗。

但是传输距离长以后，VGA线 里面

五种信号相互之间产生串扰的问题就严重起来，同时在比较复杂的环境中粗大的VGA线材布线极为困难，拐弯时候VGA线容易折断，其他问题也是非常多（如：

外部干扰，焊接点不好等）。

 工程中为解决VGA视频传输问题，依照时间顺序VGA视频传输的发展依次是：

（VGA线材＋VGA放大器）→（RGB线缆＋RGB长线驱动器）→（双绞线＋双绞线传输设备），矩阵中控系统生产供应商

 A）VGA信号放大器

 它采用简单的放大原理，或将发送端信号放大，或将接收端已经衰减的信号放大。

在接收端放大的方式一出来就被抛弃，因为他会将传输中的干扰一起放大，包括内部信号间的串扰。

采用发送端放大的

设备在采用特制VGA视频线缆为传输介质后，可以将电脑的VGA视频信号传输上几十米。

但是随后人们将VGA线材线芯越做越粗，没有改变VGA传输技术原理的缺点越来越明显：

 第一，长距离VGA线材又粗又硬，不容易找到，需要到工厂定做，拐弯剧烈还容易出现内部断裂，布线极为不便。

 第二，VGA头在焊接的时候也非常容易出各种问题（如驻波干扰，虚焊等）。

 第三，它不能抵抗干扰，不能消去串扰。

VGA线材本身决定它长距离传输内部串扰、共模干扰非常大。

而随着距离的增加，一些本来不是很强的干扰也在长距离的线材里面变得强大，导致有些试验环境

 下能成功而实际工程做了却根本没有办法应用，造成返工或无法验收的巨大损失。

所以超过30米距离这种方式就不应该采用。

 B）RGB传输技术：

 人们根据VGA信号分为RGBHV五种信号的原理，将VGA线缆拆分开来，用五根同轴线缆来传输，这种传输方式叫RGB传输。

这种方式有效的解决了衰减的问题（RGB线缆的线芯比VGA线缆的单根线芯粗很多）

，同时同轴线缆的屏蔽层，对串扰也有一定的抑制作用，但是由于传输技术原理没有根本的改变，串扰问题并没有真正解决！

而且RGB方式传输距离达到一定距离以后，由于施工现场环境复杂，布线的时

候就出现RGB五根传输RGBHV信号的线缆长度不一致、到达时间不同的现象，造成RGB三原色及行场信号不能同步到达。

屏幕上面就出现三种颜色不能重合在一起、甚至无法显示的现象。

这就是

RGB传输中容易出现的不同步的问题，这个问题很难得到廉价的解决方法。

C）VGA双绞线传输技术

 为解决这些传输中的问题，近两年一种采用普通网线（双绞线）为传输介质的VGA视频传输技术迅速成为目前VGA视频传输技术的热点。

 该传输方式采用一个发送器一个收接受器，发送器将VGA视频信号进行重新编码以差分信号在网线上面传输，到远端接收器解码还原成VGA视频信号。

网线传输采用的视频差分技术，每对双绞线传输一个

 信号的时候，都是同时发出波形相同、极性相反的信号，这样一对双绞线对外发散的信号就相互抵消为零，从技术上就解决VGA信号内部的串扰问题。

 网线里面只有4对双绞线，用网线传输VGA的五种信号的时候怎么办？

早期我们把VGA信号里面的RGB分3对双绞线传输，剩下一对传输HV信号，

网线里面每对双绞线长度也是不一样的，不是也存在不同步的问题吗?

解决办法：

线路补偿！

和RGB线缆传输不同的是：

网线里面每对双绞线长度差别都有国际标准，我们可以根据这个标准来知道每对双

绞线的线路长度大致差别，根据这个长度来进行线路补偿，这样VGA信号用RGB方式不能解决问题在这里也得到解决！

D）VGA接口：

　VGA接口采用非对称分布的15pin连接方式，其工作原理：

是将显存内以数字格式存储的图像（帧）信号在RAMDAC里经过模拟调制成模拟高频信号，然后再输出到投影机成像，这样VGA信号在输入端

（投影机内），就不必像其它视频信号那样还要经过矩阵解码电路的换算。

从前面的视频成像原理可知VGA的视频传输过程是最短的，所以VGA接口拥有许多的优点，如无串扰无电路合成分离损耗等。

 VGA视频双绞线传输技术其他优势：

 采用的差分技术本身抗干扰性能就强，再加上一些技术处理，抗干扰性得到大大提高。

即使最恶劣的电厂强电强磁环境都可以使用它来长距离传输VGA视频。

抗干扰性是保证工程质量的重要指标，如何

保证产品的抗干扰性就显示出设计电路的研发人员的水平了。

不同的产品抗干扰效果不一样，有条件用户在选择产品的时候最好先做干扰测试，没有条件的用户最好在现场或者比现场更恶劣的情况下测

试了再定型选购。

这样才能保证工程质量得到甲方认可，保证双方合作愉快。

以网线为线材取材便宜，水晶头制作比VGA或者RGB线缆的焊接容易，线材柔软，布线也方便。

目前VGA视频延长器和VGA长线

驱动器价格相差并不大，距离越远，线材成本越低，对比抗干扰效果越好，性价比更高。

可以说30米以上距离VGA视频延长器取代VGA信号放大器已经是一种趋势。

　　技术是不断进步的，双绞线传输技术也是在不断进步！

当VGA视频传输技术可以用双绞线传输方式解决后，技术人员的又在思考是否可以用一对双绞线传输更多信号：

网线里面只有4对双绞线，VGA信

号里面的RGB分3对双绞线传输，剩下一对传输HV信号，当我们同时需要电脑其他功能的时候，这个办法就不行了。

技术人员将H/V信号重新编码，混入RGB信号里面传输，到接收器那边再解码出来。

这样

就只需要3对就可以完成VGA的R/G/B/H/V五种信号的传输。

省下的一对线我们可以传输音频或RS485信号或鼠标键盘信号，甚至可以是USB信号。

当然同时传输鼠标键盘VGA这三种信号，技术难度更高，要

求的抗干扰性更强。

本公司拥有双绞线传输电脑外设各种接口信号的技术并一直在这方面保持领先，可以为工程用户提供性能更好功能更全面的产品。

AV矩阵切换器 

一、AV矩阵切换器原理：

 视音频矩阵切换器专门用于对视频信号和音频信号（非平衡立体声音频信号）进行切换和分配，可将多路信号从输入通道切换输送到输出通道中的任一通道上，并且输出通道间彼此独立。

部分产品允许视

、音频异步控制。

视音频矩阵切换器带有断电现场保护、场逆程切换等功能，具备与计算机联机使用的RS-232通讯接口，红外控制，网络控制；视音频矩阵切换器采用新型的LED面板显示和轻触式按键确保状态显示更加直

观，更加合理，设备操作更加简便。

二、AV矩阵切换器接口：

 通常都是成对的白色的音频接口和黄色的视频接口，它通常采用RCA（俗称莲花头）进行连接，使用时只需要将带莲花头的标准AV线缆与相应接口连接起来即可。

AV接口实现了音频和视频的分离传输，这

就避免了因为音/视频混合干扰而导致的图像质量下降，但由于AV接口传输的仍然是一种亮度和色度（Y/C）混合的视频信号，仍然需要显示设备对其进行亮/色分离和色度解码才能成像，这种先混合再分

离的过程必然会造成色彩信号的损失，色度信号和亮度信号也会有很大的机会相互干扰从而影响最终输出的图像质量。

AV还具有一定生命力，但由于它本身Y/C混合这一不可克服的缺点因此无法在一些追

求视觉极限的场合中使用。