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來源：DigiKey 作者：Ryan Smoot，CUI Devices 技術(shù)支持工程師 對于能同時生成視頻和音頻輸出的設(shè)備來說，可選擇將其輸出內(nèi)容在板載顯示屏或傳輸?shù)酵獠康?a href="http://m.qingdxww.cn/keyword/顯示器" target="_blank" class="relatedlink">顯示器或顯示屏上顯示。要實現(xiàn)后者，需要采用帶有集成連接器的電纜系統(tǒng)。 本文概述了近幾年來互連器件技術(shù)的發(fā)展（圖 1）。從 1956 年電視機執(zhí)行 RCA 復(fù)合標準開始，到 1979 年錄像機和家用電腦執(zhí)行 S-Video 標準，再到 1987 年 IBM 個人電腦執(zhí)行 VGA 標準。隨后，在 20 世紀 90 年代又發(fā)展到分量 RCA 和 DVI。除 DVI 外，這些標準主要使用模擬電纜連接，可單獨傳輸音頻或視頻信號。實質(zhì)上，需要多條電纜來確保操作的兼容性。 
圖 1：音頻和視頻連接器的發(fā)展過程（圖片來源：CUI Devices） 支持數(shù)字視頻的 DVI 推動了該領(lǐng)域的發(fā)展。不過，用戶要同時傳輸音頻和視頻，仍不得不采用多達五條不同的電纜。2002 年，高清多媒體接口 (HDMI 1.0) 標準的出現(xiàn)帶來了突破性進展，該標準將多種電纜整合為一條。 這一演變促使 HDMI 成為當今家庭和工作場所中使用最普遍的音視頻信號傳輸格式之一。本文將詳細介紹 HDMI 標準、連接器類型和功能等方面的持續(xù)發(fā)展過程。 HDMI 標準簡介 自 2002 年推出以來，最初的 HDMI 標準已經(jīng)歷了十幾次修訂，每次修訂都實現(xiàn)了更快的速度、更大的帶寬、更高的分辨率、對新廣播格式的支持以及多種連接器尺寸等增強功能。 HDMI 1.0 最初由 HDMI 論壇開發(fā)，旨在精簡音視頻傳輸所需的雜亂線纜，同時增強功能。該規(guī)范概述了單電纜、數(shù)字音視頻連接器接口系統(tǒng)的基本功能。隨著時間的推移，HDMI 技術(shù)已發(fā)展成為主要的數(shù)字接口，可實現(xiàn)超高清顯示器與各種消費電子產(chǎn)品、個人電腦、移動設(shè)備、汽車、商用影音等設(shè)備的無縫連接。 該標準的最新版本 HDMI 2.1 于 2017 年 11 月推出，支持一系列更高的視頻分辨率和高達 10k 的刷新率。此外，該標準還支持高動態(tài)范圍 (HDR) 格式，并擁有高達 48 Gbps 的帶寬能力。值得注意的是，盡管實現(xiàn)了這些進步，物理連接器本身卻沒有變化。
表 1：HDMI 標準的發(fā)展過程和規(guī)格（圖片來源：CUI Devices） 常見連接器類型 HDMI 電纜由多對負責傳輸視頻信號的屏蔽雙絞線以及用于電源、接地和其他低速設(shè)備通信通道的單獨導(dǎo)體組成。HDMI 連接器用于端接電纜并連接使用中的設(shè)備。這些連接器呈梯形，兩個角上有凹痕，便于插入時精確對準，與 USB 連接器有些相似。HDMI 標準包括五種不同類型的連接器（圖 2）： · Type A（標準型）：這種連接器采用 19 針和三個差分對，尺寸為 13.9 mm x 4.45 mm，母頭型稍大。該型連接器在電氣上向后兼容 DVI-D。 · Type B（雙鏈路型）：這種連接器采用 29 針和六個差分對，尺寸為 21.2 mm x 4.45 mm。該型連接器旨在與極高分辨率的顯示屏配合使用，但由于體積較大，從未在產(chǎn)品中使用過。該連接器在電氣上向后兼容 DVI-D。 · Type C（小型）： 與 Type A（標準型）相比，尺寸更小 (10.42 mm x 2.42 mm)，但具有相同的功能和 19 針配置。該型連接器專為便攜式設(shè)備而設(shè)計。 · Type D（微型）：尺寸小巧，5.83 mm x 2.20 mm，19 針。該連接器與微型 USB 連接器相似，專為小型便攜設(shè)備而設(shè)計。 · Type E（汽車型）：設(shè)計有鎖定片，可防止因振動而斷開連接，采用防潮防塵外殼。該型連接器主要用于汽車應(yīng)用，同時提供繼電器版本，以便連接消費類 A/V 產(chǎn)品。 所有這些連接器類型都包括公頭和母頭兩種型號，可靈活地滿足各種連接需求。這些連接器提供直式或直角式，方向分為水平或垂直。母頭連接器通常集成在信號源和接收設(shè)備中。此外，按照不同的連接配置，可隨時使用適配器和耦合器。對于苛刻環(huán)境中的應(yīng)用，還提供堅固耐用的連接器型號，以確保惡劣條件下的耐用性、可靠性。
圖 2：HDMI 連接器類型（圖片來源：CUI Devices） HDMI 針腳配置 除 Type B 外，各種 HDMI 連接器類型都包含 19 個針腳。不過，不同類型的信號針腳配置也各不相同。因此，在特定類型中，有的可以向后兼容。但是，在電纜設(shè)計或組裝過程中必須謹慎操作，以確保為不同信號使用正確的針腳編號。由于不同類型的連接器不能相互配合，因此不會出現(xiàn)交叉連接的問題。 以下圖 3 所示為典型的 Type A 針腳配置。單獨的針腳可傳輸數(shù)據(jù)信號、時鐘信號、低壓電源、控制信號、CEC 或 HEC。
圖 3：HDMI 的針腳配置（圖片來源：CUI Devices） 常見電纜類型 HDMI 電纜有多種類型，具體包括： · HDMI 1 類 – 標準速度電纜： 標準型（1 類）：基本 HDMI 電纜 標準以太網(wǎng)（1 類）：與標準電纜相同，但包含以太網(wǎng)通道 標準汽車電纜（1 類）：符合基本電纜要求，汽車專用 · HDMI 2 類 – 高速電纜： 高速（2 類）：用于傳輸更高分辨率視頻信號 高速以太網(wǎng)（2 類）：與高速電纜類似，但具有以太網(wǎng)功能 最終設(shè)計考慮因素 在涉及 HDMI 設(shè)備的 PCB 布局中，必須仔細考慮如何減少串擾并保持信號完整性。此外，還應(yīng)注意采用雙絞線對的設(shè)計。使用雙絞線的電纜可能會因為衰減而出現(xiàn)信號丟失，距離接近 50 英尺時信號丟失尤其嚴重。要增加這一距離，可以使用 HDMI 擴展器，距離可達 300 英尺。 此外，HDMI 技術(shù)并不適合同時驅(qū)動多個設(shè)備。該器件不具備向不同設(shè)備傳輸多路信號的能力，也不能同時傳輸環(huán)繞聲和立體聲音頻信號。 結(jié)束語 HDMI 連接技術(shù)是一種出色的解決方案，可在容納高質(zhì)量、高帶寬音視頻信號的同時，精簡雜亂的線纜并簡化系統(tǒng)。該標準的發(fā)展促進了數(shù)據(jù)傳輸速度和帶寬的提高，同時集成了以太網(wǎng)等重要功能。構(gòu)成這一系統(tǒng)的連接器和電纜已在各個領(lǐng)域中普及，包括家庭娛樂、工作場所通信以及商業(yè)和工業(yè)部門。CUI Devices 提供一系列 HDMI 插座連接器，可滿足工程師的影音信號設(shè)計需求。 |
