Q A & 問：HDMI信號隔離有哪些方案？

傳統上，要求在高速接口上增加信號隔離是一項非常重要的任務。一般超過250 Mbps的數據速率超出了光耦和大多數數字隔離器的能力。

對于一個視頻鏈路，在60Hz下傳輸24位顏色，分辨率為1920×1080（1080p）。如果要對這個視頻鏈路進行信號隔離，我們需要4.4 Gbps總帶寬的隔離器，才能保證視頻的流暢傳輸。

1光纖信號隔離解決方案

銅介質到光纖的轉換需要一個串行器、一個反串行器和電-光轉換器。同時要求光纖具有足夠的帶寬。這種方案速度快，傳輸距離長，可以長距離傳輸4K視頻，但是相對的成本也非常高。

圖 1 HDMI信號到光纖 (圖片來源于ADI)

2專用信號隔離芯片

當然使用標準數字隔離器也可以實現。我們以每個標準數字隔離器150 Mbps的速度運行。該方案還需要一個串行器、一個解串器，如果要實現4.4 Gbps的總帶寬，相當于需要30多個標準數字隔離器。顯然，這種方案不太合理，我們就不繼續討論下去了。

圖 2 HDMI信號到數字隔離器 (圖片來源于ADI)

專用的芯片可以解決這個問題

比如，使用ADIADN4654系列低電壓差分信號(LVDS)數字隔離器

圖 3 HDMI信號到千兆LVDS隔離器 (圖片來源于ADI)

通過利用ADN4654的千兆數據速率，可以降低系統的復雜性，并且僅使用兩片ADN4654即可實現4.4 Gbps帶寬。每個設備有兩個通道，總共有四個通道，每個通道上的工作速率可以高達1.1 Gbps。

ADN4654 Demo板

EVAL-CN0422-EBZ是一塊即插即用，針對HDMI1.3a端口，可實現信號隔離。iCoupler隔離技術結合在一起，通過絕緣屏障傳輸必要的電源和高速視頻及控制信號。

圖 4 ADN4654 Demo板EVAL-CN0422-EBZ(圖片來源于ADI)

HDMI 1.3a協議中的視頻數據通過四個TMDS(最小化傳輸差分)通道傳輸：三個數據通道（對應紅綠藍）和一個時鐘通道。每個車道必須單獨隔離。

圖 5 HDMI視頻數據四個TMDS通道傳輸

如圖6，雖然TMDS與LVDS (低電壓差分)稍有不同，但可以使用CML（電流模式邏輯），即一些簡單的無源組件來實現與LVDS兼容設備的兼容性。

圖 6 使用簡單的無源組件來實現TMDS與LVDS兼容 (圖片來源于ADI)

這些無源組件與兩個雙通道千兆ADN4654隔離LVDS收發器結合使用，以隔離四個TMDS通道。可實現高達110 MHz的像素時鐘頻率，以60 Hz的幀速率支持720 p分辨率。

總結

使用信號隔離的方法，可以延長HDMI的傳輸距離。特別是利用專用信號隔離芯片，可以有效地將HDMI源端和HDMI接收端之間能夠安全、無噪連接，提供了隔離高帶寬接口的新選項。