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來(lái)源：DigiKey 作者：Ryan Smoot，CUI Devices 技術(shù)支持工程師 對于能同時(shí)生成視頻和音頻輸出的設備來(lái)說(shuō)，可選擇將其輸出內容在板載顯示屏或傳輸到外部的顯示器或顯示屏上顯示。要實(shí)現后者，需要采用帶有集成連接器的電纜系統。 本文概述了近幾年來(lái)互連器件技術(shù)的發(fā)展（圖 1）。從 1956 年電視機執行 RCA 復合標準開(kāi)始，到 1979 年錄像機和家用電腦執行 S-Video 標準，再到 1987 年 IBM 個(gè)人電腦執行 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(shí)質(zhì)上，需要多條電纜來(lái)確保操作的兼容性。 
圖 1：音頻和視頻連接器的發(fā)展過(guò)程（圖片來(lái)源：CUI Devices） 支持數字視頻的 DVI 推動(dòng)了該領(lǐng)域的發(fā)展。不過(guò)，用戶(hù)要同時(shí)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) 標準的出現帶來(lái)了突破性進(jìn)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(chǎng)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(lèi)型和功能等方面的持續發(fā)展過(guò)程。 HDMI 標準簡(jiǎn)介 自 2002 年推出以來(lái)，最初的 HDMI 標準已經(jīng)歷了十幾次修訂，每次修訂都實(shí)現了更快的速度、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(kāi)發(fā)，旨在精簡(jiǎn)音視頻傳輸所需的雜亂線(xiàn)纜，同時(shí)增強功能。該規范概述了單電纜、數字音視頻連接器接口系統的基本功能。隨著(zhù)時(shí)間的推移，HDMI 技術(shù)已發(fā)展成為主要的數字接口，可實(shí)現超高清顯示器與各種消費電子產(chǎn)品、個(gè)人電腦、移動(dòng)設備、汽車(chē)、商用影音等設備的無(wú)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(dòng)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(shí)現了這些進(jìn)步，物理連接器本身卻沒(méi)有變化。
表 1：HDMI 標準的發(fā)展過(guò)程和規格（圖片來(lái)源：CUI Devices） 常見(jiàn)連接器類(lèi)型 HDMI 電纜由多對負責傳輸視頻信號的屏蔽雙絞線(xiàn)以及用于電源、接地和其他低速設備通信通道的單獨導體組成。HDMI 連接器用于端接電纜并連接使用中的設備。這些連接器呈梯形，兩個(gè)角上有凹痕，便于插入時(shí)精確對準，與 USB 連接器有些相似。HDMI 標準包括五種不同類(lèi)型的連接器（圖 2）： · Type A（標準型）：這種連接器采用 19 針和三個(gè)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(gè)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(guò)。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(zhuān)為便攜式設備而設計。 · 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(zhuān)為小型便攜設備而設計。 · Type E（汽車(chē)型）：設計有鎖定片，可防止因振動(dòng)而斷開(kāi)連接，采用防潮防塵外殼。該型連接器主要用于汽車(chē)應用，同時(shí)提供繼電器版本，以便連接消費類(lèi) A/V 產(chǎn)品。 所有這些連接器類(lèi)型都包括公頭和母頭兩種型號，可靈活地滿(mǎn)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備中。此外，按照不同的連接配置，可隨時(shí)使用適配器和耦合器。對于苛刻環(huán)境中的應用，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(lèi)型（圖片來(lái)源：CUI Devices） HDMI 針腳配置 除 Type B 外，各種 HDMI 連接器類(lèi)型都包含 19 個(gè)針腳。不過(guò)，不同類(lèi)型的信號針腳配置也各不相同。因此，在特定類(lèi)型中，有的可以向后兼容。但是，在電纜設計或組裝過(guò)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(lèi)型的連接器不能相互配合，因此不會(huì )出現交叉連接的問(wèn)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據信號、時(shí)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(lái)源：CUI Devices） 常見(jiàn)電纜類(lèi)型 HDMI 電纜有多種類(lèi)型，具體包括： · HDMI 1 類(lèi) – 標準速度電纜： 標準型（1 類(lèi)）：基本 HDMI 電纜 標準以太網(wǎng)（1 類(lèi)）：與標準電纜相同，但包含以太網(wǎng)通道 標準汽車(chē)電纜（1 類(lèi)）：符合基本電纜要求，汽車(chē)專(zhuān)用 · HDMI 2 類(lèi) – 高速電纜： 高速（2 類(lèi)）：用于傳輸更高分辨率視頻信號 高速以太網(wǎng)（2 類(lèi)）：與高速電纜類(lèi)似，但具有以太網(wǎng)功能 最終設計考慮因素 在涉及 HDMI 設備的 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，還應注意采用雙絞線(xiàn)對的設計。使用雙絞線(xiàn)的電纜可能會(huì )因為衰減而出現信號丟失，距離接近 50 英尺時(shí)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(shí)驅動(dòng)多個(gè)設備。該器件不具備向不同設備傳輸多路信號的能力，也不能同時(shí)傳輸環(huán)繞聲和立體聲音頻信號。 結束語(yǔ) 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(shí)，精簡(jiǎn)雜亂的線(xiàn)纜并簡(jiǎn)化系統。該標準的發(fā)展促進(jìn)了數據傳輸速度和帶寬的提高，同時(shí)集成了以太網(wǎng)等重要功能。構成這一系統的連接器和電纜已在各個(gè)領(lǐng)域中普及，包括家庭娛樂(lè )、工作場(chǎng)所通信以及商業(yè)和工業(yè)部門(mén)。CUI Devices 提供一系列 HDMI 插座連接器，可滿(mǎn)足工程師的影音信號設計需求。 |
