概述

自1987年IBM研制出PC機(jī)以來,，模擬VGA信號就一直是PC機(jī)的一部分?，F(xiàn)在，大部分商用筆記本電腦需要與塢站和投影儀配合使用,。幾乎所有投影儀都具有一個VGA端口,，這是連接筆記本電腦最常用的方式。雖然DVI™和HDMI™等數(shù)字連接方式不斷涌現(xiàn),，大部分投影儀仍然僅支持VGA,。

在數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)能夠完全替代筆記本電腦通用的藍(lán)色VGA連接器之前，對于VGA支持的需求還會延續(xù)很多年,。Maxim推出的MAX4885E低電容VGA開關(guān)即是針對這種切換功能而設(shè)計的,。

MAX4885E的電流損耗近乎為零，集成在4mm × 4mm封裝內(nèi),，器件包含了分立方案所需的絕大部分開關(guān)和有源元件,。所有輸出端具有±15kV HBM (人體模式) ESD保護(hù)，設(shè)計人員可以省去大量的ESD保護(hù)元件,，從而降低了成本,、節(jié)省了電路板空間。

MAX4885E優(yōu)化用于VGA切換

RGB開關(guān)

RGB開關(guān)要求較寬頻帶，MAX4885E包含3路SPDT開關(guān),，50Ω負(fù)載下,，具有大于900MHz的帶寬；在視頻系統(tǒng)通用的75Ω負(fù)載下,，具有大于600MHz的帶寬,。QSXGA制式(2560 × 2048)需要大約500MHz的帶寬，以保證通過三次諧波,，保持波形質(zhì)量,。有些設(shè)計人員采用傳統(tǒng)的具有12pF電容的“總線開關(guān)”，而MAX4885E的電容只有6pF,。此外,，傳統(tǒng)的總線開關(guān)還需要ESD保護(hù)二極管，從而會進(jìn)一步降低帶寬,、增加系統(tǒng)成本,。

DDC開關(guān)

MAX4885E同樣采用DDC開關(guān)，利用一對SPDT n溝道FET切換SDA和SCL信號,。通過控制開關(guān)輸出,，系統(tǒng)僅連接到使用的監(jiān)視器。由于某一時刻僅連接一臺設(shè)備,，開關(guān)輸出進(jìn)一步降低了DDC電路的電容,。另外，所有輸出端具有±15kV (HBM) ESD保護(hù),，省去了額外的ESD保護(hù)二極管,。FET柵極切換至VL電平，該電壓與GPU的I/O電壓(2.5V至3.3V)相同,。DDC信號實際為I²C信號,，在開關(guān)兩側(cè)需要上拉電阻。連接至監(jiān)視器的信號可能高達(dá)5.5V,，需要對GPU進(jìn)行保護(hù)和電平轉(zhuǎn)換,。通過將FET柵極偏置到與GPU相同的電壓，F(xiàn)ET能夠在信號超出VL電平時為GPU提供有效保護(hù)¹,。采用兩個SPDT n溝道FET,，GPU僅有一個容性負(fù)載，可以避免高壓和ESD沖擊時造成損壞,。

行同步和場同步電平轉(zhuǎn)換和緩沖

GPU的行同步和場同步電信號需要轉(zhuǎn)換成TTL電平信號,。監(jiān)視器的上拉能夠把這些信號拉至+5.5V。MAX4885E有一對電平轉(zhuǎn)換緩沖器,，接收0.8V至2V的信號，然后轉(zhuǎn)換成TTL輸出；器件能夠提供±8mA電流驅(qū)動,，滿足VESA規(guī)范,。輸出以5V為參考，不存在電壓兼容問題,。行,、場輸出具有±15kV (HBM) ESD保護(hù)，不需要額外的ESD保護(hù)二極管,。

集成LC濾波器用于諧波穩(wěn)定

MAX4885E在微小的4mm × 4mm TQFN封裝內(nèi)集成了開關(guān),、FET、緩沖器,，用于切換VGA信號,。然而，許多系統(tǒng)需要限制帶寬的濾波器,，以濾除諧波,、降低輻射。MAX4885E沒有包含這樣的濾波器,。無源元件體積過大,，有源濾波器則消耗相當(dāng)大的電流。如果在MAX4885E內(nèi)部集成三個運算放大器/濾波器,，所消耗的電流將會達(dá)到100mA—筆記本電腦很難接受這樣高的損耗,。因此，器件內(nèi)部采用了LC濾波器,，既不消耗電流,，也能實現(xiàn)同樣的功能。MAX4885E在空閑模式下僅消耗低于5µA的電流,，驅(qū)動監(jiān)視器時,，行、場同步信號緩沖器消耗幾個mA的電流,。

高集成度減少元件數(shù)量

從表1可以看出,，MAX4885E能夠替代多達(dá)14個標(biāo)準(zhǔn)器件，值得強(qiáng)調(diào)的是,，MAX4885E的封裝尺寸只有16mm²,。

表1. MAX4885E能夠節(jié)省的器件

從這里列出的MAX4885E所取代的標(biāo)準(zhǔn)、廉價的器件來看,，14個標(biāo)準(zhǔn)器件需要占用95mm²的尺寸,。利用一些專用的集成器件可以將器件數(shù)量減少到10個，尺寸縮減到50mm²,，當(dāng)然,，毫無疑問,，器件成本也會提升。

MAX4885E的銷售價格低于這些器件的價格總和,。因此,，MAX4885E在節(jié)省電路板尺寸的同時也降低了系統(tǒng)成本。它能夠有效提高RGB開關(guān)的可靠性和高頻模擬性能,。

應(yīng)用電路

圖1所示電路是MAX4885E在筆記本電腦塢站中的典型應(yīng)用,。圖中給出了所有關(guān)鍵器件，考慮了所有ESD保護(hù)需求,，只需要一個控制信號選擇塢站或內(nèi)部連接器,。MAX4885E在空閑狀態(tài)下僅消耗幾個µA的電流，提供行,、場信號驅(qū)動時消耗幾個mA的電流,。


圖1. 筆記本電腦和塢站之間VGA連接應(yīng)用電路,，采用MAX4885E VGA開關(guān),。分配給塢站的連接器引腳由設(shè)計人員確定，該設(shè)計僅給出了一種配置的示意圖,。