本應用展示了MAX4885E低電容VGA開關如何用于筆記本電腦和擴展塢之間的切換功能。MAX4885E的電流幾乎為零，采用4mm x 4mm封裝，包含分立方案中使用的大部分開關和有源元件。因此，該器件在應用中節省了成本和元件數量。所有器件輸出均受 ±15kV 人體模型 （HBM） 保護。

介紹

盡管數字視頻切換在2008年變得更加流行，但至少在2015年之前，仍有數千萬臺顯示器和投影儀要求使用模擬VGA支持。幾乎所有使用擴展塢的企業級筆記本電腦都通過筆記本電腦底部的一組連接器切換VGA信號。

處理擴展塢和VGA連接器之間切換的理想器件可管理所有開關，并為連接到端口連接器的所有輸出提供足夠的ESD保護。

MAX4885E VGA開關優化用于筆記本電腦和擴展塢之間的信號切換。該器件包含三個用于 RGB 的超高頻 （~950MHz） 開關、兩個用于 DDC 信號的低頻鉗位開關以及一對用于水平和垂直信號的電平轉換緩沖器。

優化的 VGA 切換

要正確處理模擬VGA信號，應將七個信號路由到計算機上的后連接器或塢站端口。如果不切換此功能，則任一端口都可以在不使用時連接，從而給DAC增加相當大的電容并導致帶寬滾降。視頻信號通常標準化為75Ω阻抗，視頻DAC通常是驅動75Ω負載的電流源。該監視器也是一個75Ω負載，提供雙端接系統。對于VGA，DAC在75Ω負載中的最大輸出為0.7V。

許多設計人員試圖實現 1920 × 1200、60Hz，從而產生 ≈6.0ns 的像素速率。如果我們允許上升和下降時間為1.7ns（每個），則信號將通過VESA（視頻電子標準協會）的要求。因此：

tR= 2.2RC，其中R = 37.5Ω

這個方程將產生 tR對于系統，如果 DAC 具有 tR的 0.然而，此應用的典型DAC可能具有R1ns，無需任何進一步加載。假設DAC具有兩個延遲分量，即內部延遲和上升時間，因為它具有輸出電容。在本討論中，假設DAC具有300ps內部延遲和8pf電容。這允許總電容為 ≈16pF，開關允許的總電容為 8pF。許多用于此功能的舊模擬開關的額定頻率為400MHz，f3分貝帶寬。雖然這對于140Msps信號來說似乎足夠了，但DAC占用了系統的大部分裕量。

MAX4885E VGA開關減少元件數量

MAX4885E為完整的VGA 1：2開關，具有>700MHz帶寬和<7pF電容，用于RGB開關。此外，這些輸出的保護水平為±15kV HBM（人體模型），因此不需要額外的ESD保護。這種設計不僅節省了成本，而且消除了由保護器件引起的額外電容的需要。

MAX4885E具有兩個額外的重要功能;它根據 VESA 規范將低電平水平和垂直信號轉換為 5.0V 兼容 TTL 信號（圖 1）。提供一組水平和垂直輸出來驅動兩個負載。與RGB信號一樣，水平和垂直信號的保護電壓為±15kV，因此無需添加組件即可保護其輸出。通過將VL引腳連接至+3.3V，水平和垂直信號從低電平轉換為完全TTL兼容。

圖1.水平和垂直轉換器的示意圖。

MAX4885E還提供DDC（顯示數據控制）開關、電平鉗位和ESD保護。通過切換DDC信號，容性負載被分割。這些信號是我2兼容C，最大負載為700pF。如果在同一輸出端放置兩個負載，則可能會超過容性負載。MAX4885E一次只允許一個負載。與其他功能一樣，DDC 輸出受 ±15kV ESD 保護。

MAX4885E DDC開關為應用提供最后一個功能：電壓箝位。來自監視器的DDC電壓通常通過一個2.2kΩ電阻上拉至+5V（圖2）。此電壓不允許出現在DDC驅動器設備上，通常允許最大電壓為+3.3V。DDC 信號是 I2兼容 C，開關兩側各有上拉電阻。開關本身由一對n溝道晶體管組成。

圖2.n溝道FET轉換器箝位原理圖

由于體效應，n溝道FET只能將信號傳遞到柵極電壓的~0.7V以內。當電壓接近柵極電壓時，由于缺乏偏置，溝道電阻會增加。由于開關的兩端都被上拉到各自的電源，因此n溝道是一個近乎完美的箝位。在地電位附近傳遞信號沒有問題，因此開關便于下拉。如果+5V側擺幅為0.5V至4.8V，則3.3V側擺幅為0.5V至3.3V，如上圖（左）。

結論

高清監視器要求信號的上升/下降時間<1.6ns。為了實現這些非常快的時間，DAC的輸出必須最小化任何額外的電容。MAX4885E為VGA開關器件，具有<7pF電容，采用4mm×4mm纖巧封裝。所有器件輸出均受 ±15kV 保護，因此 RGB、水平和垂直以及 DDC 信號無需添加器件。為了滿足這些要求，MAX4885E為TTL邏輯電平轉換器/緩沖器增加了一個低電壓。水平和垂直信號從≈0.5V至1.5V轉換為全5V TTL電平。輸出具有保護、緩沖功能，可驅動±8mA至負載，上升/下降時間為5ns<。最后，MAX4885E提供開關以減小電容、箝位保護以及ESD保護。MAX4885E可用于任何需要開關對接的筆記本電腦。提供方便的評估（EV）套件來測試器件和本應用。

審核編輯：郭婷