摘要：  支持坞站与VGA连接器之间切换的理想器件不仅要管理控制所有开关，而且要对所有连接到输出的器件提供足够的ESD保护。

关键字：  数字视频，  显示器，  投影仪，  模拟VGA

尽管数字视频开关在2008已经变得非常流行，但是，截至2015年，市场上仍然会有数千万的显示器、投影仪采用模拟VGA。几乎所有采用坞站的$笔记本电脑都是通过笔记本电脑底部的一组接口切换VGA信号。

支持坞站与VGA连接器之间切换的理想器件不仅要管理控制所有开关，而且要对所有连接到输出的器件提供足够的ESD保护。

MAX4885E VGA开关优化用于笔记本电脑和坞站之间的信号切换，器件包括三路高频(约950MHz) RGB开关、两路低频DDC信号的箝位开关以及一对用于行、场信号电平转换的缓冲器。

优化VGA信号切换

为了正确处理模拟VGA信号，七路信号应该切换到计算机的连接器或坞站端口。如果没有使用开关，那么，每个端口都可能连接了没有使用的信号，需要考虑在DAC输出端增大的电容，会造成带宽损失。视频信号通常是标准的75Ω，视频DAC通常是一个驱动75Ω负载的电流源。显示器也是75Ω负载，这样就形成了双终端负载系统，而DAC能够为75Ω负载提供的最大VGA驱动是0.7V。

许多设计人员都试图设计支持1920 × 1200、60Hz的视频，像素速率≈6.0ns。如果允许信号的上升、下降沿分别为1.7ns，信号可以满足VESA (视频电子标准协会)的要求，因此：

tR = 2.2RC， 其中R = 37.5Ω

如果DAC的tR为0，由上式可以得出系统的tR。但是，典型应用中的DAC在没有额外负载的情况下，tR一般为1ns。假设DAC的延迟包含两部分：内部延时和输出电容引起的上升时间。对于上述应用，假设DAC的内部延时为300ps，容值为8pf。加上开关的8pf，总电容≈16pF。所以，对于大多数这样的应用，传统模拟开关的f3dB带宽为400MHz，虽然足以支持140Msps的信号，但DAC占用了整个系统的绝大部分裕量。

MAX4885E VGA开关大大减少了元件数量

MAX4885E是一款完整的1:2 VGA开关，具有大于700MHz的RGB带宽和小于7pF电容。另外，所有输出均具备±15kV HBM (人体模式) ESD保护，无需外加ESD保护电路，不仅节省了成本，而且消除了用于ESD保护的外部电容。

MAX4885E还有两个重要功能：能够将低电平的行、场信号按照VESA标准转换成5.0V TTL兼容逻辑电平(图1)。所提供的行、场信号可驱动双负载。与RGB信号一样，行、场信号也具备±15kV的静电保护，无需增加额外元件保护其输出。将VL引脚连接到+3.3V，行、场信号可以从较低电平转换成TTL兼容电平。

　　图1. 行、场信号电平转换原理图

MAX4885E还可以提供DDC (显示数据控制)开关、电平箝位和ESD保护功能。通过切换DDC信号，分离容性负载。这些信号兼容于I²C标准且最大负载电容为700pF。如果两个负载连接到同一输出，容性负载可能超出范围。MAX4885E在同一时间只允许连接一个负载。类似于其它功能，DDC输入也具有±15kV ESD保护。

MAX4885E的DDC开关还为此类应用提供了一个附加功能：电压箝位。来自显示器的DDC电压通常通过2.2kΩ电阻上拉到+5V (图2)。DDC驱动器不允许出现如此高的电压，一般只允许最大+3.3V的电压。DDC信号兼容于I²C标准，开关两侧都有上拉电阻。开关本身由一对n沟道晶体管组成。

　　图2. n沟道FET晶体管箝位原理图

由于体二极管的影响，n沟道FET只能通过约0.7V以内的栅极电压。当电压接近栅极电压时，由于偏置电压不够大，沟道电阻增大。而开关两侧均上拉到各自的供电电压时，n沟道几乎完全箝位。可以传输接近地电位的信号，开关很容易下拉。如果+5V侧信号范围为：0.5V至4.8V，则3.3V侧的信号摆幅为0.5V至3.3V，如上图(左侧)。

结论

截至2015年，模拟VGA信号仍将用于主流计算机，甚至使用时间更长。高清显示器要求信号的上升/下降时间小于1.6ns。为了达到如此快的时间，DAC输出端必须保持尽可能小的电容。MAX4885E VGA开关具有小于7pF的电容，提供微小的4mm × 4mm封装。器件的所有输出均具有±15kV ESD保护，RGB、行、场输出端以及DDC信号均不需要额外的保护电路。MAX4885E还增加了低电压到TTL逻辑电平的转换器/缓冲器，进一步完善了功能需求。行、场信号可以从大约0.5V至1.5V转换到5V TTL逻辑电平。具有静电保护的输出经过缓冲后能够为负载提供±8mA的驱动，上升/下降时间小于5ns。总之，MAX4885E能够提供低电容切换、箝位保护以及ESD保护。MAX4885E可理想用于笔记本电脑的坞站开关，提供评估(EV)板方便地进行器件测试和方案评估。