1987年，IBM公司推出了采用RGB类比信号的VGA视讯标准，定义了使用60Hz更新频率、640×480画素，以及能够产生16种颜色输出的规格，这个类比RGB标准快速成为我们所熟知的VGA标准，就算在今天，大部分的电脑也都还配备有VGA显示器所使用的15-pin D-Sub蓝色连接端子，VGA标准目前由视讯电子标准协会VESA（Video Electronics Standard Association）维护，这个组织定义了相关的信号以及有关测量与测试的标准。

目前VGA系列标准已经发展到包含相当多不同的名称，从最原始的视讯图形阵列（Video Graphics Array；VGA），一直到超延伸图形阵列UXGA（Ultra Extended Graphics Array）等，产业专家预测，最少在2015年之前，这项标准都将持续成为个人电脑的一部分。

部分系统必须让VGA信号通过一个放大器或切换开关，但是，对设计工程师来说，如何计算这类开关或放大器所需的频宽却不是那么清楚，进行计算前必须要具备一些数学背景以及对CRT显示器的了解，由于CRT是到目前为止最常见的显示设备之一，因此基本的视讯频宽计算依旧需要仰赖旧式CRT显示器的物理特性。

虽然说目前CRT显示器已经几乎完全被淘汰，但它们还是标准的一部分，因此我们必须先对它进行了解以便进行频宽的计算，在CRT显示器中，电子束透过磁场控制的方式由萤幕的上方逐行扫描到底部，因此会依循一个扫描线轨迹，请参考图一。资讯会在显示器上的有效部分显示，而在扫描线的最后，电子束必须回到左边以便开始进行下一个轨迹的扫描，在这个回归到左边的过程必须不能被看见，这就透过将它遮蔽在黑色色阶来达成，因此回归扫描所耗费的时间必须要计入，同样地，当电子束到达CRT显示器底部时也必须经过垂直回归程序回到起始位置，在频宽计算时，也必须计入这个时间。

范例：1280x1024画素；60Hz更新频率

以60Hz的更新频率来说，显示一个画面的时间为16.6ms，我们假设垂直回归时间为1.6ms，那么整个有效扫描时间就成为15ms，如果一个画面包含1024条有效扫描线，那么每一条扫描线就必须在14.6μs的时间内完成。假设水平回归时间为1.8μs，那么有效轨迹的时扫描时间就只剩下12.8μs。

这代表了我们必须要在12.8μs的时间内显示1280个画素，因此每个画素所分配到的时间为10ns，要计算所需的最小频宽，我们假设在显示器上出现的是某个颜色与白色的交错显示，假如我们提供给绿色信号一个方波，每画素10ns，那么所得到结果是一个周期长度为20ns的方波，也就是50MHz，请参考图二。这个波形可以用来在萤幕上显示交错的绿、黑、绿、黑，总共512个交错绿黑画素，但如果波形为正弦波而非方波时，那么会发生什么情况呢？

图三显示了叠加在方波上的正弦波，如果只有正弦波在CRT显示器上显示，那么很明显地画素的平均值将会较少，同时也无法快速提供所需的强度，画素的显示会有些模糊，只有在10ns的导通中点才会达到最高的亮度，因此正弦波信号将会在边缘产生较为模糊的输出。

通过50MHz滤波器的完美信号可能能够产生可用的显示效果，但影像在显示上却无法达到和较高频宽设备所带来的相同清晰度，由于目前大部分的显示器都采用LCD而非CRT，因此到底需要多少频宽就不是那么必要，不过我们知道，系统必须能够让如表一中所列的基础频率通过。

表一列出了水平与垂直画素、更新频率，以及相对于各个解析度标准基础视讯频率的各种不同组合，在此假设66％的信号为有效，同时视讯频宽等于基础频率，请注意，如果我们提高更新频率，例如由60Hz增加到80Hz，那么就会对频宽产生和提升画素相同的效应，对目前的LCD显示器来说，最佳显示情况下的更新频率很少会超过60Hz，因此，决定任何放大器或交换器视讯频宽的合理经验法则为选择基础频率的2倍到3倍。

这个表格在选用能够符合一或多个解析度标准的元件时特别有用，例如，如果目标解析度为60Hz更新频率下1280x1024画素使用的VGA交换开关，我们可以看到基础频宽为60MHz，MAX4885或MAX4887等VGA用信号交换晶片提供了超过400MHz的频宽，能够符合这类系统的需求，MAX4887是一个采用16-pin TQFN包装，内含三个切换开关的元件，MAX4885则除了内建三个高频切换开关外，还整合了水平、垂直与DDC信号切换功能的产品。基础与第三阶谐波（180MHz）可以几乎无衰减地通过，这两个开关元件都能够相当有效运作，对系统造成的插入耗损小于0.5dB，同时不需视讯缓冲器，如果需要使用视讯缓冲器，那么设计工程师就应该选用频宽大于200MHz的缓冲器来搭配，例如MAX4219。

---作者为Maxim美商美信公司资深应用工程师---

《图一 扫描线形式的视讯显示包含了以实线表示的影像显示轨迹以及以虚线表示的回归线，用来将电子束拉回下一条扫描线的起始位置》

《图二 50MHz的视讯信号每画素分配时间为10ns》

《图三 正弦波与方波视讯信号的比较》