在工业控制领域， 常常看到使用HDMI电缆线来连接显示器，从而监控整个生产的全部过程中的各个关键指标。有时显示器离整个生产线特别远，HDMI电缆线不够长，我们往往需要引入信号隔离方案，使得信号能传递更远的距离。

  本文将介绍两种不同的HDMI信号隔离方案——光纤信号隔离方案和专用芯片信号隔离方案——希望对大家有所启发。

  如下图，这是一个使用HDMI电缆线来连接显示器与人机交互界面（HMI）的应用。正常的情况下，HDMI的电缆长度能支持15米，从而能够方便地布线到触摸屏显示器和控制室。

  但是在恶劣的工业环境中，将HDMI的电缆长度进一步延长可能会带来挑战，因为EMC危害会影响布线，干扰信号传输。这时往往需要仔细考虑对于HDMI进行信号隔离，降低EMC对信号传输的影响，从而延长传输距离。

  传统上，在高速接口上增加信号隔离是一项很重要的任务。一般超过250Mbps的数据速率超出了光耦和大多数数字隔离器的能力。

  比如，对于一个在60Hz下传输24位颜色、分辨率为1920×1080（1080p）的视频链路，如果要对这一个视频链路进行信号隔离，我们应该4．4Gbps总带宽的隔离器，才可能正真的保证视频的流畅传输。

  光纤信号隔离解决方案中，铜介质到光纤的转换需要一个串行器、一个反串行器和电－光转换器。同时要求光纤有充足的带宽。这种方案速度快，传输距离长，可以长距离传输4K视频，但是相对的成本也非常高。

  当然，使用标准数字隔离器也能轻松实现这个功能。我们以每个标准数字隔离器150Mbps的速度运行。该方案还需要一个串行器、一个解串器，如果要实现4．4Gbps的总带宽，相当于需要30多个标准数字隔离器。显然，这种方案不太合理，我们就不继续讨论下去了。

  另一个技术选项是使用专用的芯片解决这一个问题。比如，使用ADI的ADN4654系列低电压差分信号（LVDS）数字隔离器。

  通过利用ADN4654的千兆数据速率，能够更好的降低系统的复杂性，并且仅使用两片ADN4654就可以实现4．4Gbps带宽。每个设备有两个通道，总共有四个通道，每个通道上的工作速率可以高达1．1Gbps。

  EVAL－CN0422－EBZ是一块即插即用的评估板，针对HDMI 1．3a端口，可实现信号隔离。与iCoupler？隔离技术结合在一起，通过绝缘屏障传输必要的电源和高速视频及控制信号。

  HDMI 1．3a协议中的视频数据通过四个TMDS（最小化传输差分）通道传输：三个数据通道（对应红绿蓝）和一个时钟通道。每个车道必须单独隔离。

  如图7，虽然TMDS与LVDS（低电压差分）稍有不同，但能够正常的使用CML（电流模式逻辑），即一些简单的无源组件来实现与LVDS兼容设备的兼容性。

  图7：使用简单的无源组件来实现TMDS与LVDS兼容（图片来自：ADI）

  这些无源组件与两个双通道千兆ADN4654隔离LVDS收发器结合使用，以隔离四条TMDS通道。可实现高达110MHz的像素时钟频率，以60Hz的帧速率支持720p分辨率。

  使用信号隔离的方法，能延续HDMI的传输距离。特别是利用专用信号隔离芯片，可以轻松又有效地在HDMI源端和HDMI接收端之间实现安全、无噪连接，为开发者提供了隔离高带宽接口的新选项。