MAX4885E如何用于笔记本电脑和扩展坞之间的切换功能

本应用展示了MAX4885E低电容VGA开关如何用于笔记本电脑和扩展坞之间的切换功能。MAX4885E的电流几乎为零，采用4mm x 4mm封装，包含分立方案中使用的大部分开关和有源元件。因此，该器件在应用中节省了成本和元件数量。所有器件输出均受 ±15kV 人体模型 （HBM） 保护。

介绍

尽管数字视频切换在2008年变得更加流行，但至少在2015年之前，仍有数千万台显示器和投影仪要求使用模拟VGA支持。几乎所有使用扩展坞的企业级笔记本电脑都通过笔记本电脑底部的一组连接器切换VGA信号。

处理扩展坞和VGA连接器之间切换的理想器件可管理所有开关，并为连接到端口连接器的所有输出提供足够的ESD保护。

MAX4885E VGA开关优化用于笔记本电脑和扩展坞之间的信号切换。该器件包含三个用于 RGB 的超高频 （~950MHz） 开关、两个用于 DDC 信号的低频钳位开关以及一对用于水平和垂直信号的电平转换缓冲器。

优化的 VGA 切换

要正确处理模拟VGA信号，应将七个信号路由到计算机上的后连接器或坞站端口。如果不切换此功能，则任一端口都可以在不使用时连接，从而给DAC增加相当大的电容并导致带宽滚降。视频信号通常标准化为75Ω阻抗，视频DAC通常是驱动75Ω负载的电流源。该监视器也是一个75Ω负载，提供双端接系统。对于VGA，DAC在75Ω负载中的最大输出为0.7V。

许多设计人员试图实现 1920 × 1200、60Hz，从而产生 ≈6.0ns 的像素速率。如果我们允许上升和下降时间为1.7ns（每个），则信号将通过VESA（视频电子标准协会）的要求。因此：

tR= 2.2RC，其中R = 37.5Ω

这个方程将产生 tR对于系统，如果 DAC 具有 tR的 0.然而，此应用的典型DAC可能具有R1ns，无需任何进一步加载。假设DAC具有两个延迟分量，即内部延迟和上升时间，因为它具有输出电容。在本讨论中，假设DAC具有300ps内部延迟和8pf电容。这允许总电容为 ≈16pF，开关允许的总电容为 8pF。许多用于此功能的旧模拟开关的额定频率为400MHz，f3分贝带宽。虽然这对于140Msps信号来说似乎足够了，但DAC占用了系统的大部分裕量。

MAX4885E VGA开关减少元件数量

MAX4885E为完整的VGA 1：2开关，具有>700MHz带宽和<7pF电容，用于RGB开关。此外，这些输出的保护水平为±15kV HBM（人体模型），因此不需要额外的ESD保护。这种设计不仅节省了成本，而且消除了由保护器件引起的额外电容的需要。

MAX4885E具有两个额外的重要功能;它根据 VESA 规范将低电平水平和垂直信号转换为 5.0V 兼容 TTL 信号（图 1）。提供一组水平和垂直输出来驱动两个负载。与RGB信号一样，水平和垂直信号的保护电压为±15kV，因此无需添加组件即可保护其输出。通过将VL引脚连接至+3.3V，水平和垂直信号从低电平转换为完全TTL兼容。

图1.水平和垂直转换器的示意图。

MAX4885E还提供DDC（显示数据控制）开关、电平钳位和ESD保护。通过切换DDC信号，容性负载被分割。这些信号是我2兼容C，最大负载为700pF。如果在同一输出端放置两个负载，则可能会超过容性负载。MAX4885E一次只允许一个负载。与其他功能一样，DDC 输出受 ±15kV ESD 保护。

MAX4885E DDC开关为应用提供最后一个功能：电压箝位。来自监视器的DDC电压通常通过一个2.2kΩ电阻上拉至+5V（图2）。此电压不允许出现在DDC驱动器设备上，通常允许最大电压为+3.3V。DDC 信号是 I2兼容 C，开关两侧各有上拉电阻。开关本身由一对n沟道晶体管组成。

图2.n沟道FET转换器箝位原理图

由于体效应，n沟道FET只能将信号传递到栅极电压的~0.7V以内。当电压接近栅极电压时，由于缺乏偏置，沟道电阻会增加。由于开关的两端都被上拉到各自的电源，因此n沟道是一个近乎完美的箝位。在地电位附近传递信号没有问题，因此开关便于下拉。如果+5V侧摆幅为0.5V至4.8V，则3.3V侧摆幅为0.5V至3.3V，如上图（左）。

结论

高清监视器要求信号的上升/下降时间<1.6ns。为了实现这些非常快的时间，DAC的输出必须最小化任何额外的电容。MAX4885E为VGA开关器件，具有<7pF电容，采用4mm×4mm纤巧封装。所有器件输出均受 ±15kV 保护，因此 RGB、水平和垂直以及 DDC 信号无需添加器件。为了满足这些要求，MAX4885E为TTL逻辑电平转换器/缓冲器增加了一个低电压。水平和垂直信号从≈0.5V至1.5V转换为全5V TTL电平。输出具有保护、缓冲功能，可驱动±8mA至负载，上升/下降时间为5ns<。最后，MAX4885E提供开关以减小电容、箝位保护以及ESD保护。MAX4885E可用于任何需要开关对接的笔记本电脑。提供方便的评估（EV）套件来测试器件和本应用。

审核编辑：郭婷