低频HDMI和DVI开关：MAX4929E

MAX4929E为低频HDMI/DVI开关，设计用于监视器或HDTV接收器。该器件处理所有必须切换的低频信号，是新型MAX4886 TMDS开关或任何具有两路输入的TMDS接收器的配套器件。

基本 HDMI/DVI 操作

近年来，视频传输领域几乎完全从模拟链路过渡到数字链路。VGA和分量视频（模拟视频链路）正在被HDMI™和DVI™所取代。这两种数字视频标准的要求几乎相同，必须同时处理一组高频和低频信号。DVI规范于1999年最终确定，在撰写本文时，HDMI规范为1.3版。两种规范都使用TMDS®（最小化转换差分信号）处理数据的高频（视频）部分。TMDS信号通过四个差分对承载R，G，B和时钟，这些差分对占据8引脚连接器的19个引脚。HDMI和DVI都设计为“即插即用”，其中监视器（接收器）和源连接起来，并找到一种以最佳性能协同工作的方法。许多新的TMDS HDTV芯片包括两套完整的TMDS（高频）输入，但无法寻址LoF（低频）信号。

为了在HDMI和DVI系统中实现“即插即用”功能，源（通常是计算机，DVD播放器或游戏）和接收器（通常是监视器或接收器）必须连接。HDMI和DVI都借鉴了VESA（视频电子标准协会）开放标准，该标准使用DDC（数字显示通道），一种称为HPD（热插拔检测）的新信号，以及能够从源向接收器提供5mA电流的标准50V信号。在正常的 VESA 方法中，源寻址 EDID（扩展显示识别数据）EPROM。此 EPROM 设备包含水槽品牌、型号及其支持的分辨率模式的数据。源和接收器必须至少具有一种通用显示模式才能正常工作。图1显示了通过HDMI/DVI连接器从源到灌的EDID EPROM的使用情况。

图1.示意图显示了一个HDMI/DVI连接器，从源头到接收器连接EDIDEPROM。

在图1中，TMDS信号作为四个差分对连接：+5V、HPD和DDC信号。DDC 信号连接到 EDID。EDID的电源由水槽内部提供。这说明了源和接收器之间的一般连接模式。源极和灌电流通过兼容I²C的DDC线路进行通信。1980年代制定的I²C规格为+5V规格。典型的EDID EPROM（如24LC22）包含2kb的EPROM，用于存储所需的信息，工作电压范围为2.5V至5.5V。当工作在+3.3V电压时，典型的低成本EDIDEPROM不能承受+5V电压。EDID EPROM器件必须工作在+5V电压下，或者必须外部提供+5V保护。

要在两个HDMI/DVI源之间切换，设计人员必须处理两个不同的信号：TMDS高频信号和前面提到的所有LoF信号。现在，一些现代HDMI处理器包括两组TMDS输入，用于处理高频TMDS信号，但无法处理LoF信号遇到的相对较高的电压。Maxim设计了MAX4929E，为LoF信号提供了最大的灵活性和选择。

在 LoF 视频源之间切换

使用MAX4929E，所有可以进入外部连接器的信号均受±15kV HBM （人体模型）保护。这种非常高的ESD保护水平通常无需对这些引脚进行进一步保护。MAX4929E允许存在两组DDC信号，器件选择任一输入。该源开关可实现多种功能：保护信号免受ESD的影响;它一次只选择一个源;它提供逻辑电平箝位，以保护EDID EPROM免受可能高于其源极的电压的影响。MAX4929E消耗的电流非常小，+5V要求由源极器件供电。

MAX4929E没有电压排序要求，使设计人员无需担心如果特定源器件导通而另一源器件关断会发生什么情况。出于多种原因，在源之间切换是非常可取的。切换使接收器可以控制可以连接的设备。它还可以防止第二根电缆加载I²C总线。后一个好处解决了将两个源同时连接到同一负载的两个问题：

可能的主冲突

容性负载过大（每根电缆可以显示 200pf/m）

如果将第二根 2m 电缆添加到主电缆上，则违反了 700pf 的最大电容规格。通过使用开关，I²C驱动器一次只能“看到”一个负载。在这种方法中，即使是两根 3m 电缆也不会违反 700pf 规范。

在大多数系统中，MCU控制事件。MCU必须确定输入是否处于活动状态，并在EDID握手发生后，返回与TTL兼容的HPD信号。MAX4929E利用此功能解决了三个问题（图2）：

HPD 输出端的 ESD 保护

允许MCU确定所选HDMI输入是否实际连接

提供从低压 MCU 到 5V TTL 兼容信号的逻辑电平转换

图2.原理图给出了MAX4929E的典型电路连接。该器件提供完成 2：1 HDMI 或 DVI 开关所需的所有开关、逻辑电平匹配和 ESD 保护。

ESD保护已经讨论过。如果HPR信号为逻辑高电平（+5V标称值），则逻辑高电平将提供给路由至MCU的引脚。后一个引脚与MCU逻辑电平兼容，因为MAX4929E上的基准引脚连接到MCU的电源。如果所选输入端存在+5V信号，则MCU会看到逻辑电平兼容信号。接收到此信号后，MCU可以呈现HPD信号。MAX4929E将HPD信号“引导”至相应的HDMI器件，并为该器件提供完全TTL兼容的信号。MAX4929E采用低压MCU逻辑1或逻辑0，产生与HPD兼容TTL的同相0或1。与其输入一样，该信号可确保逻辑电平兼容，因为它的基准电压源与MCU连接到同一电源。

MAX4929E除了能够与包含两个高频输入的TMDS器件配合使用外，还可以与MAX4886 HDMI/DVI视频开关组成芯片组，该开关接受两组TMDS输入并将它们引导至一组。MAX4886/MAX4929E芯片组为单个输入器件无缝添加第二组输入。

结论

MAX4929E管理2：1 HDMI/DVI开关所需的所有LoF信号的切换。它为所有外线增加了高水平的ESD保护。MAX4929E与EDID EPROM配接，在输入端接受+5V信号电平，并将输出箝位至+3.3V以匹配EDID。此外，MAX4929E去掉了其中一条线路的电容，因此DDC输出一次只有一组DDC连接。MAX4929E具有第三个输入电压，可连接至与系统MCU相同的电源。此功能可确保 SEL、HPR 和 HPD 信号与 MCU 的逻辑电平兼容。MAX4929E处理完成2：1 HDMI或DVI开关所需的所有开关、逻辑电平匹配和ESD保护。MAX4929E还增强了MAX4886的功能，以完成单输入器件的开关功能。

审核编辑：郭婷