- DisplayPort到DVI/HDMI信號轉(zhuǎn)換原理
- DisplayPort到DVI/HDMI信號轉(zhuǎn)換適配器方案
- 對于差分信號進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換的電路
- 對于顯示數(shù)據(jù)通道DDC信號的緩沖電路
- 對于顯示數(shù)據(jù)通道DDC時(shí)鐘和數(shù)據(jù)信號的上拉電阻
DisplayPort為新一代影像顯示接口技術(shù)的規(guī)格之一，可將筆記型計(jì)算機(jī)和消費(fèi)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DisplayPort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(fèi)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-DisplayPort接口。
各種接口技術(shù)的并存創(chuàng)造了于接口間信號傳輸時(shí)信號轉(zhuǎn)換適配的需求，包括DisplayPort到DVI信號轉(zhuǎn)換適配器，DisplayPort到HDMI信號轉(zhuǎn)換適配器，DisplayPort到VGA信號轉(zhuǎn)換適配器。DisplayPort到DVI或HDMI信號轉(zhuǎn)換適配器讓配備DisplayPort的筆記本計(jì)算機(jī)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。
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DVISink設(shè)備能夠互操作。為滿足這個(gè)要求，實(shí)際上所有的DisplayPort數(shù)據(jù)源設(shè)備都是“雙模”設(shè)備，即同時(shí)支持DisplayPort（直接連接），并通過一個(gè)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(gè)輸出連接器類型，同時(shí)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(biāo)識一個(gè)圖標(biāo)（如圖1所示），表示本設(shè)備不但只支持DisplayPort，還支持DVI1.0或者HDMI。在這個(gè)圖標(biāo)中，“++”標(biāo)識和DisplayPort標(biāo)識表明了本設(shè)備支持雙模信號的能力。
圖1.DisplayPort雙模設(shè)備的標(biāo)志
DisplayPort是VideoElectronicsStandardsAssociation(VESA)的商標(biāo)
DP++:Dual-ModeDisplayPort
TMDS:Transition-MinimizedDifferentialSignaling
DVI(DigitalVisualInteRFace)是DigitalDisplayWorkingGroup(DDWG)的商標(biāo)
HDMI(HighDefinitionMultimediaInterface)是HDMILicensing,LLC的商標(biāo)
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。
圖3.源端適配器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理
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源端適配器應(yīng)該包含以下電氣特性：
1).對于差分信號進(jìn)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(shí)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_PWR3.3V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(gè)DisplayPort1.1連接器；
8).１個(gè)DVI1.0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(gè)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
對于一個(gè)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(jìn)行AUXCH讀操作。如果讀操作失敗，該雙模源端設(shè)備會進(jìn)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AUXCH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。
圖4.DDC和AUXCH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。
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)置的電平轉(zhuǎn)換器支持DVI1.0和HDMI1.3的信號電平標(biāo)準(zhǔn)。STHDLS101支持的最大數(shù)據(jù)速率達(dá)到每通道2.7Gbps，足夠支持顯示分辨率1080P（12-比特每通道），兼容HDMI1.3標(biāo)準(zhǔn)。[page]
圖5.STHDLS101芯片的功能框圖
圖6.STHDLS101芯片的應(yīng)用框圖
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(jìn)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(shí)
■通道間信號偏差小于250ps
■通道內(nèi)信號偏差小于10ps
■為顯示數(shù)據(jù)通道（DDC）端口提供5V至3.3V的雙向電平轉(zhuǎn)換
■為HDMI/DVI接口上熱拔插端口（HPD）提供5V至3.3V電平轉(zhuǎn)換
■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(hù)能力（HBM）
