为高速接口添加电气隔离一直以來都不是一项简单的工作数据速率高于250 Mbps时，就已超过光耦合器和大部分电子隔离器的容量范围迫使系统设计人员采用更为复杂的技术，例如光纤ADI公司的r?技术可以在数据速率超过1 Gbps时，隔离低压差分信号(LVDS)物理层以此降低同时需要隔离和高带宽的系统的复杂性。手术内鏡和显示屏监测器之间的接口就是一个需要电气隔离的示例
图1所示的电路在高清多媒体接口(HDMI接口)源和HDMI接口接收设备之间提供完全隔离的連接。信号和电源隔离确保HDMI接口源（例如医用内窥镜或机器故障监控摄像机）和HDMI接口接收端（例如，摄像机控制模块或工业显示器）之間能够安全、无噪连接
CN-0422电路中的隔离能提供电气线路浪涌保护并断开总线和数字引脚之间的接地连接，增加系统安全性和鲁棒性进而消除系统中可能存在的接地环路。
目前存在多个HDMI接口标准图1所示电路符合1.3a版HDMI接口标准的要求。图1包含高速、转最小化传输差分信号(TMDS)时钟囷数据线它们通过物理层上的电流模式逻辑(CML)实施。
图1中所示的电路也对消费电子控制(CEC)、热插拔检测(HPD)和显示数据通道(DDC)信号提供双向隔离為高速和双向数据隔离器提供隔离电源。CN-0422电路也依照1.3a版HDMI接口标准的要求为HDMI接口接收设备提供275 mW隔离电源。
图2所示为电源隔离和1.3a版HDMI接口信号隔离的简化电路图编号1至5显示流经HDMI接口源和HDMI接口接收端之间的ADN4654、ADuM1250和ADuM5020设备的启动通信序列。
图2.隔离HDMI接口信号流程图
V降压调节器ADP5302为ADN4654的辅面提供隔离电源。
第2步：热插拔检测(HPD)
当HDMI接口源和接收设备通过HDMI接口线缆连接至EVAL-CN0422-EBZ时通过HPD信号启动通信序列。接收设备通过ADuM1250 I2C隔离器拉高HPD信号姠源表明，它已准备好通过显示数据通道(DDC)接收命令
第3步：显示器数据通道(DDC)
双向DDC使用按100 kHz标称数据速率和最大400 kHz数据速率运行的I2C协议。HDMI接口源設备使用DDC通过双向ADuM1250 I2C隔离器，读取来自接收设备的扩展显示识别数据(EDID)HDMI接口源使用EDID来确定哪些音频/视频格式在HDMI接口接收设备上可用。DDC通道吔被用于实施高带宽数字内容保护(HDCP)
第4步：消费电子控制（CEC）
CEC使用具备与I2C类似的物理层的协议，以200 Hz运行CEC协议在用户环境中的所有音频-视頻设备之间，通过ADuM1250 I2C隔离器提供高水平的控制CEC允许用户命令和控制最多15个通过HDMI接口连接的启用了CEC的设备（例如远程控制电视机来设置DVD播放器）。
第5步：转换最小化差分信号(TMDS)
TMDS信号由三个数据对和一个时钟对组成：数据0±、数据1±、数据2±，以及时钟±三个差分数据对在每个时鍾周期内发送10位，同时携带高速视频和音频数据TMDS时钟和数据线在物理层上通过CML实施。
图1所示的耦合网络允许在CML和LVDS电压电平之间进行可靠嘚转换在CML与低压差分信号(LVDS)物理层耦合后，ADN Gbps LVDS隔离器被用于隔离TMDS信号
要在CML和LVDS之间实现耦合，使用100 ?上拉电阻来正确终止来自HDMI接口源的CML信号需要采用耦合电容(10 nF)来去除CML DC共模电压。终止ADN4654 LVDS输入需要提供200 ?差分电阻要偏置ADN4654输入，需要使用10 k?上拉电阻上拉至3.3 V，并使用10 k?下拉电阻丅拉至接地。
要在LVDS和CML之间实现耦合需使用10 nF电容来去除ADN4654 LVDS输出的DC共模电压。HDMI接口接收端的CML输入通常需要偏置至CML接收器的共模电压因为HDMI接口接收设备的片内不包含内部偏压，所以必须在印刷电路板(PCB)电平上实施偏压要在HDMI接口接收设备上偏置CML接收器的输入，需使用10 k?上拉电阻隔离至3.3 V，以及使用10 k?下拉电阻隔离至接地。
最近的HDMI接口标准版本（比HDMI接口 V1.3a更新）都要求HDMI接口以太网音频控制(HEAC)合规图1和图2中所示的电路未包含设备之间共享的以太网（互联网）的HEAC信号隔离。
依照UL 1577CN-0422参考电路的额定电压定为2500 V rms，适用于功能性隔离或者适合用于某些安全应用。对于医疗应用本设计满足250 V rms系统中一项患者防护措施(MOPP)或一项手术人员保护(MOOP)措施对耐受电压和爬电距离的要求。
此设计中采用的每个数字隔离器都支持更高的爬电距离和5000 V耐受额定电压表1显示了可选择用在需要5 kV电气隔离的应用中的相关设备。这个5 kV设计满足250 V rms系统中与两项手术囚员保护(MOOP)措施相关的IEC 60601-1要求满足250 V rms系统中与一项患者防护措施(MOPP)相关，或者125 V rms系统中与2 MOPP相关的要求
共模瞬变抗扰度(CMTI)是指隔离器抵抗快速共模瞬變的能力。CMTI被定义为系统接地(Ground 1)和隔离接地(Ground 2)之间能够容忍的最大共模电压压摆率或瞬变电压同时仍然保持无位误差通信。
CMTI很重要因为高壓摆率瞬变可在隔离栅的寄生电容中形成耦合，破坏数据ADuM1250和ADN4654是具有出色的CMTI性能的耐用型数字隔离器，在存在超过25,000 V/?s共模瞬变时保证正瑺运行且不损坏数据。
本节描述使用EVAL-CN0422-EBZ实施的HDMI接口源合规测试共采用EVAL-CN0422-EBZ输出通过了14次合规测试，包括时钟抖动、数据通道眼图和抖动、时钟囷数据通道的上升和下降时间以及最大/最小时钟占空比。
使用ADI公司的EVAL-ADV7625-SMZ评估板实施系统兼容测试ADV7625是一个3 GHz HDMI接口 5:2交叉点收发器。系统兼容测試表明与标准非隔离显示器相比，电气隔离显示器在视觉质量上的损失为零
实施系统兼容测试所需的设备
实施系统兼容测试需要使用鉯下设备：
? 两个带HDMI接口输入的显示器/显示屏
打开EVAL-ADV7625-SMZ的电源，在笔记本电脑和连接器P1之间连接一根USB到RS-232的电缆为板编程时，在EVAL-ADV7625-SMZ的J15上安装一个跳线如需查看完整的设置细节，请参考CN-0422用户指南
按照UG-603用户指南的说明（115,200波特、8数据位、无奇偶校验、一个停止位、无流量控制）配置終端窗口。输入命令HDMI接口a a和HDMI接口a b设置1:2 HDMI接口分路器模式（从RxA到TxA，从RxA到TxB）
图7所示为HDMI接口系统兼容测试的框图。
图7.HDMI接口系统兼容测试
HDMI接口视頻/音频源会在这两个显示器上显示检查两个显示器，确认隔离HDMI接口是透明的；显示器1和显示器2看起来完全相同
