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如何计算VGA系统的视频带宽

如何计算VGA系统的视频带宽

点击数:7940 次   录入时间:02-05 10:33:33   整理:http://www.55dianzi.com   电路基础知识
由IBM推出的采用RGB模拟信号的VGA视频标准,定义了具有60Hz刷新频率、可产生16种颜色的能力的6?0×480像素格式。模拟RGB标准很快成为知名的VGA标准,时至今日,大多数计算机的VGA监视器仍然保留有15引脚的D-Sub兰色连接器。VGA标准现在由视频电子标准协会(Video EleCTRonICs Standards Association,VESA)负责,信号及如何测量和测试信号的定义都由该协会制定。

如今VGA家族包括了一系列名称,从原来的VGA(视频图形阵列)到UXGA(超扩展的图形阵列)。业界专家预期,在PC领域,该标准会存在到2015年或更晚。

有些系统的VGA信号必须通过放大器或开关,然而对于这样的开关或放大器,设计师如何计算所需要的带宽却有些复杂。进行这样的计算需要某些数学知识,并对CRT监视器有一定的了解。由于CRT曾经一度是最普通的显示器件,目前基本的视频带宽计算仍然依赖于老式CRT监视器的物理机制。

虽然CRT监视器正快速地被LCD监视器替代,但CRT仍构成标准的一部分,所以,必须对其有所了解,以计算带宽。在CRT内,电子束在磁场中进行偏转,自上而下,覆盖整个屏幕,从而形成“光栅”图样(见图1)。在显示屏的有效部分(迹线)显示信息。在迹线的末端,电子束必须返回左端,开始另一次扫描;在回扫期间,必须不可见,这通过“消隐”成黑电平来实现。回扫时间必须考虑在内。同样,当电子束到达CRT底端时,要产生一条与起始位置垂直的回扫线,在计算带宽时也必须把这段时间考虑在内。

如何计算VGA系统的视频带宽

示例:1280×1024像素,60Hz刷新频率

对60Hz的刷新频率,显示一帧需要的时间为16.6ms,假设垂直回扫时间为1.6ms,这样就剩15ms的有效扫描时间。如果一帧的有效行数为1024,则完成每一行需要14.6ms。假设水平回扫时间为1.8 ms,则有效扫描只有12.8ms。

必须在12.8 ms内显示1280像素,所以每个像素的时间为10ns。为计算最坏情况下需要的带宽,假设交替显示其他颜色和白色。例如,如果给绿色信号加方波,每像素10ns,结果得到20 ns周期的方波,其频率为50 MHz (见图 2)。

该波形能在显示屏上交替显示G、BK、G、BK(交替出现512个绿/黑像素)。不过,如果波形是正弦波,而非方波,情况会怎样呢?

图 3给出了在方波上叠加正弦波的情况。如果CRT监视器上单独显示正弦波,很明显,像素平均值要小一些,并且也不会很快增强。像素会有点“模糊”,仅在10ns期间的中间部分达到全亮度。正弦波产生的不是一个清晰的均匀点,而是边沿有些不清晰,或“模糊”的点。

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理想信号通过50 MHz滤波器之后,得到的显示也可用,但图像不会像具有更宽带宽的器件产生的那样均匀。因为,如今的大多数监视器都是LCD 而非CRT,需要多大的带宽不再显而易见。但是,系统必须能够使表中给出的基本频率的信号通过。

下表中列出了水平和垂直像素、刷新频率以及与每个标准分辨率对应的基本视频频率组合。假设66%的信号有效,并且视频带宽等于基本频率。注意,刷新频率的增加(例如从60 Hz增加到80 Hz)对带宽的影响与像素率的增加对它产生的影响相同。对目前的LCD监视器,适合眼睛的最佳刷新频率很少高于60 Hz。因此,确定系统的任一放大器或开关的视频带宽的一个合理的规则是,使其为基本频率的2到3倍。

选择满足一个或多个分辨率的元件时,此表非常有用。例如,如果目标分辨率是VGA开关(60Hz时为1280 × 1024),可以看出带宽(基本)是60 MHz。比如,MAX4885或MAX4887 VGA开关芯片的带宽大于400 MHz。基本和3次谐波(180 MHz)通过时几乎不衰减。这两个开关都工作得非常好,给系统带来的插入损耗小于0.5 dB,不需视频缓冲。如果使用视频缓冲,那么,设计师就应该选择带宽大于200MHz的缓冲器,以与开关匹配,如MAX4219。

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