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。

通過UTP電纜傳輸的信號主要受三個損害的影響，這些損害會導致視頻質量下降

• 集膚效應造成非線性限帶，導致信號消散和高頻信號內容丟失。該損害導致圖像銳度下降并出現暗條紋。
• 阻性損耗帶來低頻平坦損耗，造成圖像對比度下降。
• 用于盡量減少線對間串擾的對絞率(走線長度)不同，導致4對雙絞線之間存在延遲偏斜。由于收到的3路信號在時間上存在對齊誤差，延遲偏斜導致收到的圖像出現色彩誤差。

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。

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圖1所示的視頻傳輸系統采用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。

視頻系統性能以時域描述最為合適，并且最重要的規格是階躍響應建立時間。視頻顯示中兩個像素之間的轉換通常是階躍函數，且每個像素持續一段特定的時間。理想情況下，視頻的階躍響應應該在像素時間的一小部分(對于60 Hz時的UXGA，約為6 ns)內完成建立，并且相對于最終值的誤差應小至忽略不計(低于滿量程約46 dB，或3.5 mV)。雖然某些頻域性能指標很重要，但最重要的是這些指標在時域內對視頻信號有何影響。例如，系統帶寬必須足夠高，以產生上升時間短到滿足建立時間規格要求的階躍響應。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75 Ω單端、源接端電壓源，且需要75 Ω負載端接。在負載上，正確端接的信號幅度通常在0 mV和700 mV間變化。為了通過UTP傳輸RGB信號，信號會從單端模式轉換為平衡(差分)模式，然后放大2倍以考慮因UTP源和負載端接造成的6 dB損耗。這可通過使用三通道差分驅動器輕松實現，如AD8147。

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

其中：

K表示中間電源電壓(V_MIDSUPPLY)與共模脈沖電壓的峰值偏差。V_SYNC和H_SYNC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，從而最大程度地減少來自電纜的共模電磁輻射。

驅動器評估板包含實施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，導致收到的信號呈現圓形且分散，并且簡單電纜電阻導致電纜的平坦阻性損耗。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。

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AD8122 三通道均衡器執行差分至單端模式轉換，針對這些信號損害提供高共模抑制和補償。圖4顯示了均衡器輸出端校正后的階躍信號，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。

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對于頻域而言，圖5顯示了長度為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，限帶效應和平坦損耗極為明顯。

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有關AD8122 如何有效恢復接收信號的高頻內容以及平坦損耗可通過對比圖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。

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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75 Ω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個電位計以手動調節高頻增強、平坦增益和3路延遲線。此外，還提供針對AD8120的可選串行控制的串行接口。

結論

視頻分配系統中遠端的圖像質量很重要。圖像質量由階躍響應建立至與最終值相差3.5 mV所需的時間決定，當該值超過像素時間的某一小部分時，圖像質量便開始受影響。圖7顯示了未采用均衡或偏斜校正時，通過300米(1000英尺)Cat-5e電纜接收圖像的極端例子。圖7中的黑色拖尾極為嚴重，階躍響應遲緩，而且時間偏斜導致色彩失調。完全校正后的圖像見圖8。

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發射器和接收器評估板的實物照片分別顯示在圖9與圖10中。若需獲得EVAL-CN0275-RX-EBZ 發射器評估板和EVAL-CN0275-TX-EBZ接收器評估板完整的設計支持包，包括原理圖、布局文件和材料清單，請訪問 www.analog.com/CN0275-DesignSupport。

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