CN102332246B

CN102332246B - 一种vga多路分配电路及其工作方法

Info

Publication number: CN102332246B
Application number: CN201110299709.2A
Authority: CN
Inventors: 徐煜明; 韩雁; 徐斐
Original assignee: Changzhou Institute of Technology
Current assignee: Changzhou Institute of Technology
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2031-09-28
Also published as: CN102332246A

Abstract

本发明涉及一种VGA多路分配器及其工作方法，包括VGA输入接口，多个VGA输出接口，VGA多路分配电路，包括三个结构相同的R、G、B通道信号分配电路分别对应VGA信号中的R、G、B三基色模拟信号，用于对所述R、G、B三基色模拟信号分别进行处理。本发明克服了市面上多数的VGA信号多路分配器，其电路复杂，需要独立电源，并且长距离时图像易出现拖尾、重影现象的缺陷。本发明是利用一块+5V供电的六非门74HCU04AP集成电路构成三组放大电路满足对分别R、G、B三基色模拟信号信号进行放大，并且直接从VGA输入接口接入电源；并联下拉电阻、串联电阻实现输入、输出阻抗匹配，长距离时图像不出现拖尾、重影现象。

Description

一种VGA多路分配电路及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种VGA多路分配电路及其工作方法。

背景技术

目前大多数计算机与外部显示设备之间都是通过模拟VGA接口连接，计算机生产的显示图像信息的R、G、B三原色信号和行、场同步信号通过VGA接口及其连接电缆传输到显示设备中。利用VGA信号多路分配电路输出可以有2路、4路、8路、16路、32路甚至更多，它是专门分配VGA信号的接口设备，广泛地应用在多媒体教学、会议展示、电子公告、大屏幕显示系统、影视、带VGA输入接口的电视机展示、金融证券等场所。现有的VGA信号多路分配器，其电路复杂，需要外加独立电源，并且长距离时图像易出现拖尾、重影现象，还会出现由于距离过长造成行同步信号中消隐信号的丢失，图像出现回扫线。

中国专利文献CN 201039364Y公开了一种视频分配器，其电路包括视频输入电路、视频放大电路、隔离级电路、视频输出电路和电源模块，以上电路均采用大量三极管、电阻、电容等分立元件构成。该方案同样存在电路复杂、需要外加独立电源，长距离时图像易出现拖尾、重影、回扫线的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适于消除回扫线的VGA多路分配电路及其工作方法。

实现本发明目的的技术方案是提供一种适于消除回扫线VGA多路分配器，包括：VGA输入接口和多个VGA输出接口；其特征还包括：VGA输入接口中的1脚、2脚、3脚与所述VGA多路分配器中的R、G、B通道信号分配电路的输入端相连，所述通道分配电路的输出端分别与各VGA输出接口（401）的1脚、2脚、3脚连接；所述R、G、B通道信号分配电路结构相同，分别对应VGA信号中的R、G、B三基色模拟信号，用于对所述R、G、B三基色模拟信号分别进行处理；

所述R通道信号分配电路，包含与VGA输入接口的1脚相连的信号放大电路，用于对VGA中的单色R模拟信号分别进行放大；所述信号放大电路的输出端与信号驱动电路的输入端相连，该信号驱动电路用于将所述R通道信号分配电路的高输出阻抗转变为低输出阻抗，并对放大后的单色模拟信号的电流进行放大，提高驱动能力；VGA输入接口的13脚与用于输入行同步信号来消除回扫线的信号驱动电路相连；所述信号驱动电路的输出端分别与各VGA输出接口的1脚、2脚、3脚连接。

进一步，为解决传输距离长的技术问题，所述信号放大电路，包括：与VGA输入接口与实现输入阻抗匹配的下拉电阻、第一级放大电路的输入端相连的，且下拉电阻的阻值为75Ω。

第一级放大电路的输出端与第二级放大电路的输入端相连，所述第一级放大电路的电压增益Au1=-1，实现信号的反相，所述第二级放大电路的电压增益Au2=-3，实现电路的反相比例运算，通过两个非门构成的运算放大电路实现对信号的三倍放大。

射极跟随电路的信号输出端通过多个并联输出匹配阻抗的分别与各VGA输出接口的1脚对应连接；且匹配阻抗的阻值为75Ω。

进一步，所述第一级放大电路包括：信号输入端和第一耦合电容负极相连，且所述第一耦合电容正极与高频加速电容、第一输入电阻的一端连接，高频加速电容、第一输入电阻的另一端与第一反馈电阻的一端相连，且与第一逻辑非门输入端相连，且第一耦合电容为22μF，高频加速电容为5pF；所述逻辑非门的输输出端与第一反馈电阻的另一端相连，且与第二级放大电路输入端相连；所述第二级放大电路包括：第二输入电阻的一端与所述第一级放大电路的逻辑非门的输出端相连，第二逻辑非门输入端与第二输入电阻的另一端和第二反馈电阻的一端相连，所述第二逻辑非门的输出端与第二反馈电阻的另一端和第二耦合电容的负极相连，该第二耦合电容的正极与信号驱动电路输入端相连，且第二耦合电容为22μF。

进一步，为满足提供合适的驱动电流和解决传输距离长易出现拖尾、重影、回扫线的图像技术问题，所述信号驱动电路包括：与放大电路输出端相连的射极跟随电路，行同步信号送至用于消除回扫线行消隐电路，且该行消隐电路与所述射极跟随电路相连，射极跟随电路的信号输出端与多个并联输出匹配阻抗的一端公共点相连，所述多个并联输出匹配阻抗的另一端分别与多个VGA输出接口的1脚对应连接；所述射极跟随电路包括：第一三极管的基极与第二耦合电容的正极相连，第一三极管的发射极与第二三极管基极相连，第一三极管的集电极和第二三极管的集电极连接构成复合管，并且该连接点与电源相连，第一三极管和第二三极管的发射极分别与两电阻一端相连，且该两电阻另一端接地，第二三极管的发射极作为射极跟随电路的信号输出端；所述行消隐电路包括：第三三极管的集电极与第二耦合电容的正极相连，偏置电阻的一端用于输入行同步信号，且所述偏置电阻的另一端与第三三极管的基极与相连，三极管的发射极与第一二极管的阳极相连，第一二极管的阴极与第二二极管的阳极相连，且第二二极管的阴极接地，当同步信号到来时产生第一三极管的基极钳位电压。

进一步，为降低能耗和成本，同时简化电路，所述的VGA多路分配器中的放大电路部分的逻辑非门可采用+5V单电源供电的COMS和TTL集成电路。

上述的VGA多路分配器的工作方法，包括：

VGA信号从一VGA输入接口（1）输入， VGA信号中的R、G、B三基色模拟信号分别通过VGA输入接口（1）中的1脚、2脚、3脚接到所述VGA多路分配器中的R、G、B通道信号分配电路501、502、503的对应的输入端；R、G、B通道信号分配电路501、502、503同步工作且工作方法相同。

其中，R通道信号分配电路501的工作方法包括以下步骤：

①、当第一模拟信号R接入到R通道信号分配电路501中的输入端，先经过位于信号放大电路201的第一级放大电路21，输出的第二模拟信号R’与输入的第一模拟信号R相位相反，且电压值大小不变，该所述第二模拟信号R’通过第二级放大电路输出第三模拟信号R’’，所述第三模拟信号R’’与所述第二模拟信号R’相位相反，且电压值为所述第二模拟信号R’的电压值的三倍;

②、所述第三模拟信号R’’连接到信号驱动电路的输入端，且VGA输入接口的13脚与所述信号驱动电路301相连，用于传输行同步信号；

③、若所述同步信号到来时，高电平通过偏置电阻送至第三三极管的基极，使第三三极管处于饱和导通状态，构成复合管的第一三极管的基极电压钳位，复合管工作在放大区，且使由复合管构成的射极跟随电路对第三模拟信号的电流进行放大，即产生第四模拟信号；该第四模拟信号R’’’经过多个并联输出匹配阻抗分别送至相应个数的VGA输出接口的1脚；若未有所述行同步信号到来时，低电平通过偏置电阻送至第三三极管的基极，第三三极管处于截止状态，复合管处于截止区，使第三模拟信号无法通过复合管进行电流放大，无法产生第四模拟信号，用于显像管中电子枪在回扫的时候关闭电子束，即不扫描图像信号，消除回扫线。

同时，VGA信号中的G、B基色模拟信号，根据上述步骤①-③，相应产生的模拟信号分别送至各VGA输出接口的2脚、3脚。

本发明具有的技术效果：（1）能长距离时图像不出现拖尾、重影、回扫线等现象，实现高保真VGA视频信号传输。（2）电路简单，利用非门构成放大器可靠性高，功耗低，无需外加电源就能工作，即插即用。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1本发明的VGA多路分配电路结构框图。

图2 本发明的R通道信号分配电路结构框图。

图3 本发明的R、G、B通道信号分配电路图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

（实施例1）

如图1，一种VGA多路分配器，包括：VGA输入接口1和多个VGA输出接口401；其特征在于还包括： VGA输入接口1中的1脚、2脚、3脚与所述VGA多路分配器中的R、G、B通道信号分配电路501、502、503的输入端相连，所述R、G、B通道分配电路501、502、503的输出端分别与各VGA输出接口401的1脚、2脚、3脚连接；

所述R、G、B通道信号分配电路501、502、503结构相同，分别对应VGA信号中的R、G、B三基色模拟信号，用于对所述R、G、B三基色模拟信号分别进行处理；

所述R通道信号分配电路501，包含与VGA输入接口1的1脚相连的信号放大电路201，用于对VGA中的单色模拟信号R进行放大；所述信号放大电路201的输出端与信号驱动电路301的输入端相连，该信号驱动电路301用于将所述R通道信号分配电路501的高输出阻抗转变为低输出阻抗，并对放大后的单色模拟信号R的电流进行放大；VGA输入接口1的13脚与用于输入行同步信号(也称：H信号)来消除回扫线的信号驱动电路301相连；所述信号驱动电路301的输出端分别与各VGA输出接口401的1脚、2脚、3脚连接。

如图2，所述信号放大电路201包括：与VGA输入接口1与实现输入阻抗匹配的下拉电阻R_IN、第一级放大电路21的输入端相连，且下拉电阻R_IN的阻值为75Ω；第一级放大电路21的输出端与第二级放大电路22的输入端相连。

为了在消除回扫线，增加VGA分配电路的驱动能力，在所述信号驱动电路301中，放大电路201输出端射极跟随电路31相连，行同步信号送至用于消除回扫线的行消隐电路32，且该行消隐电路32与所述射极跟随电路31相连；射极跟随电路31的信号输出端通过多个并联输出匹配阻抗RO分别与相应个数的VGA输出接口401的1脚对应连接；且匹配阻抗RO的阻值为75Ω。

如图3，所述第一级放大电路21，包括：信号输入端和第一耦合电容C1负极相连，且所述第一耦合电容C1正极与高频加速电容C2、第一输入电阻R1的一端连接，高频加速电容C2、第一输入电阻R1的另一端与第一反馈电阻R2的一端相连，且与第一逻辑非门N1输入端相连，所述逻辑非门N1的输输出端与第一反馈电阻R2的另一端相连，且与第二级放大电路输入端相连。

所述第二级放大电路22，包括：第二输入电阻R3的一端与所述第一级放大电路的逻辑非门N1的输出端相连，第二逻辑非门N2输入端与第二输入电阻R3的另一端和第二反馈电阻R4的一端相连，所述第二逻辑非门N2的输出端与第二反馈电阻R4的另一端和第二耦合电容C3的负极相连，且第二耦合电容C3的正极与信号驱动电路输入端相连。

因为要求所述信号放大电路201的输入与输出同相，且本发明采用非门构成反相比例运算放大电路，所以采用第一、第二放大电路连接方式来实现同相且电压增益三倍；第一级放大电路的电压增益Au1=-1，实现信号的反相，第二级放大电路的电压增益Au2=-3，实现电路的反相比例运算；第一耦合电容C1为22μF，第二耦合电容C3为22μF，高频加速电容C2为5pF。

所述射极跟随电路31，包括：第一三极管V4的基极与第二耦合电容C3的正极相连，第一三极管V4的发射极与第二三极管V5基极相连，第一三极管V4的集电极和第二三极管V5的集电极连接构成复合管，并且该连接点与电源相连，第一三极管V4和第二三极管V5的发射极分别与两个电阻R6、R7一端相连，且两个电阻R6、R7另一端接地，第二三极管V5的发射极作为射极跟随电路31的信号输出端。

所述行消隐电路32，包括：第三三极管V3的集电极与第二耦合电容C3的正极相连，偏置电阻R5的一端用于输入行同步信号，且所述偏置电阻R5的另一端与第三三极管V3的基极与相连，三极管V3的发射极与第一二极管V1的阳极相连，第一二极管V1的阴极与第二二极管V2的阳极相连，且第二二极管V2的阴极接地，当同步信号到来时产生第一三极管V4的基极钳位电压。

所述第一三极管V4、第二三极管V5的发射极分别连接的两个电阻R6、R7阻值分别为3kΩ和75Ω。

为了简化电路，降低成本，提高所述的VGA多路分配器的可靠性，在该电路中的放大电路部分的逻辑非门可采用+5V单电源供电的COMS和TTL集成电路，所述的VGA多路分配器的工作电源采用VGA输入接口（1）的第9脚提供的+5V电压。

作为优化的实施方式，提高电路集成度，降低功耗，所述 +5V单电源供电的COMS和TTL集成电路，可采用六非门74HCU04AP集成电路；为最大程度的消除拖尾和重影现象，满足高品质图像质量的要求，所述由非门构成的第一级放大电路输入电阻和反馈电阻分别为R1=3kΩ、R2=3kΩ、由非门构成第二级放大电路R3=1.2kΩ、R4=3.6kΩ。

（实施例2）

上述实施例1中的VGA多路分配器的工作方法，包括：

VGA信号从一VGA输入接口1输入，VGA信号中的R、G、B三基色模拟信号分别通过VGA输入接口1中的1脚、2脚、3脚接到所述VGA多路分配器中的R、G、B通道信号分配电路501、502、503的对应的输入端；R、G、B通道信号分配电路501、502、503同步工作且工作方法相同；其中，R通道信号分配电路501的工作方法包括以下步骤：

①、当第一模拟信号R通过上述①步骤接入到R通道信号分配电路（501）中的输入端，先经过位于信号放大电路201的第一级放大电路（21），输出的第二模拟信号R’与输入的第一模拟信号R相位相反，且电压值大小不变，该所述第二模拟信号R,,通过第二级放大电路22输出第三模拟信号R’’，所述第三模拟信号R’’与所述第二模拟信号R’相位相反，且电压值为所述第二模拟信号R’的电压值的三倍;

②、所述第三模拟信号R’’连接到信号驱动电路301的输入端，且VGA输入接口1的13脚与所述信号驱动电路301相连，用于传输行同步信号；

③、若所述同步信号到来时，高电平通过偏置电阻R5送至第三三极管（V3）的基极，使第三三极管（V3）处于饱和导通状态，构成复合管V4、V5的第一三极管V4的基极电压钳位，复合管V4、V5工作在放大区，且使由复合管V4、V5构成的射极跟随电路31对第三模拟信号R’’的电流进行放大，即产生第四模拟信号R’’’；该第四模拟信号R’’’送至多个并联输出匹配阻抗RO的一端公共点，分别从所述多个并联输出匹配阻抗RO的另一端输出，且分别送至多个VGA输出接口401的1脚；若未有所述行同步信号到来时，低电平通过偏置电阻R5送至第三三极管V3的基极，第三三极管V3处于截止状态，复合管V4、V5处于截止区，使第三模拟信号R’’无法通过复合管进行电流放大，无法产生第四模拟信号R’’’，显像管中电子枪在回扫的时候关闭电子束，即不扫描图像信号，用于消除回扫线。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims

1.一种VGA多路分配器，包括：VGA输入接口（1）和多个VGA输出接口（401）；其特征在于还包括：

VGA输入接口（1）中的1脚、2脚、3脚与所述VGA多路分配器中的R、G、B通道信号分配电路（501、502、503）的输入端相连，所述R、G、B通道信号分配电路（501、502、503）的输出端分别与各VGA输出接口（401）的1脚、2脚、3脚连接；

所述R、G、B通道信号分配电路（501、502、503）结构相同，分别对应VGA信号中的R、G、B三基色模拟信号，用于对所述R、G、B三基色模拟信号分别进行处理；

所述R通道信号分配电路（501），包含与VGA输入接口（1）的1脚相连的信号放大电路（201），用于对VGA中的单色模拟信号（R）进行放大；所述信号放大电路（201）的输出端与信号驱动电路（301）的输入端相连，该信号驱动电路（301）用于将所述R通道信号分配电路（501）的高输出阻抗转变为低输出阻抗，并对放大后的单色模拟信号（R）的电流进行放大；VGA输入接口（1）的13脚与用于输入行同步信号来消除回扫线的信号驱动电路（301）相连；所述信号驱动电路（301）的输出端与各VGA输出接口（401）的1脚连接；

在所述信号驱动电路（301）中，包括与信号放大电路（201）输出端相连的射极跟随电路（31），行同步信号送至用于消除回扫线的行消隐电路（32），且该行消隐电路（32）与所述射极跟随电路（31）相连；射极跟随电路（31）的信号输出端通过多个并联输出匹配阻抗（R_O）分别与各VGA输出接口（401）的1脚对应连接；且匹配阻抗（R_O）的阻值为75Ω；

在所述射极跟随电路（31）中，第一三极管（V4）的基极与第二耦合电容（C3）的正极相连，第一三极管（V4）的发射极与第二三极管（V5）基极相连，第一三极管（V4）的集电极和第二三极管（V5）的集电极连接构成复合管，并且该连接点与电源相连，第一三极管（V4）和第二三极管（V5）的发射极分别与两个电阻（R6、R7）一端相连，且两个电阻（R6、R7）另一端接地，第二三极管（V5）的发射极作为射极跟随电路（31）的信号输出端；

在所述行消隐电路（32）中，第三三极管（V3）的集电极与第二耦合电容（C3）的正极相连，偏置电阻（R5）的一端用于输入行同步信号，且所述偏置电阻（R5）的另一端与第三三极管（V3）的基极与相连，第三三极管（V3）的发射极与第一二极管（V1）的阳极相连，第一二极管（V1）的阴极与第二二极管（V2）的阳极相连，且第二二极管（V2）的阴极接地，当同步信号到来时产生第一三极管（V4）的基极钳位电压。

2.根据权利要求1所述的VGA多路分配器，其特征在于：在所述信号放大电路（201）中，VGA输入接口（1）与实现输入阻抗匹配的下拉电阻（R_IN）、第一级放大电路（21）的输入端相连，且下拉电阻（R_IN）的阻值为75Ω；第一级放大电路（21）的输出端与第二级放大电路（22）的输入端相连。

3.根据权利要求2所述的VGA多路分配器，其特征在于：在所述第一级放大电路（21）中，信号输入端和第一耦合电容（C1）负极相连，且所述第一耦合电容（C1）正极与高频加速电容（C2）、第一输入电阻（R1）的一端连接，高频加速电容（C2）、第一输入电阻（R1）的另一端与第一反馈电阻（R2）的一端相连，且与第一逻辑非门（N1）输入端相连，所述逻辑非门（N1）的输出端与第一反馈电阻（R2）的另一端相连，且与第二级放大电路输入端相连。

4.根据权利要求2或3所述的VGA多路分配器，其特征在于：在所述第二级放大电路（22）中，第二输入电阻（R3）的一端与所述第一级放大电路的逻辑非门（N1）的输出端相连，第二逻辑非门（N2）输入端与第二输入电阻（R3）的另一端和第二反馈电阻（R4）的一端相连，所述第二逻辑非门（N2）的输出端与第二反馈电阻（R4）的另一端和第二耦合电容（C3）的负极相连，且第二耦合电容（C3）的正极与信号驱动电路输入端相连。

5.根据权利要求2所述的VGA多路分配器，其特征在于：所述第一级放大电路的电压增益Au1=-1，实现信号的反相，第一耦合电容（C1）为22μF，高频加速电容（C2）为5pF；所述第二级放大电路的电压增益Au2=-3，实现电路的反相比例运算，第二耦合电容（C3）为22μF。

6.根据权利要求1所述的VGA多路分配器，其特征在于：所述的VGA多路分配器的工作电源采用VGA输入接口（1）的第9脚提供的+5V电压。

7.一种VGA多路分配器的工作方法，包括：

VGA信号从一VGA输入接口（1）输入，VGA信号中的R、G、B三基色模拟信号分别通过VGA输入接口（1）中的1脚、2脚、3脚接到所述VGA多路分配器中的R、G、B通道信号分配电路（501、502、503）的对应的输入端；R、G、B通道信号分配电路（501、502、503）同步工作且工作方法相同；

其中，R通道信号分配电路（501）的工作方法包括以下步骤：

①、当第一模拟信号（R）接入到R通道信号分配电路（501）中的输入端，先经过位于信号放大电路（201）的第一级放大电路（21），输出的第二模拟信号（R’）与输入的第一模拟信号（R）相位相反，且电压值大小不变，该所述第二模拟信号（R’）通过第二级放大电路（22）输出第三模拟信号（R’’），所述第三模拟信号（R’’）与所述第二模拟信号（R’）相位相反，且电压值为所述第二模拟信号（R’）的电压值的三倍;

②、所述第三模拟信号（R’’）连接到信号驱动电路（301）的输入端，且VGA输入接口（1）的13脚与所述信号驱动电路（301）相连，用于传输行同步信号；

③、若所述同步信号到来时，高电平通过偏置电阻（R5）送至第三三极管（V3）的基极，使第三三极管（V3）处于饱和导通状态，复合管（V4、V5）工作在放大区，且使由复合管（V4、V5）构成的射极跟随电路（31）对第三模拟信号（R’’）的电流进行放大，即产生第四模拟信号（R’’’）；该第四模拟信号（R’’’）经过多个并联输出匹配阻抗（RO）分别送至相应个数的VGA输出接口（401）的1脚；若未有所述行同步信号到来时，低电平通过偏置电阻（R5）送至第三三极管（V3）的基极，第三三极管（V3）处于截止状态，复合管（V4、V5）处于截止区，使第三模拟信号（R’’）无法通过复合管进行电流放大，无法产生第四模拟信号（R’’’），显像管中电子枪在回扫的时候关闭电子束，即不扫描图像信号，用于消除回扫线；

同时，VGA信号中的G、B基色模拟信号，根据上述步骤①-③，相应产生的模拟信号分别送至各VGA输出接口（401）的2脚、3脚。