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利用高速放大器實現(xiàn)低成本視頻多路復(fù)用

發(fā)布時間:2019-12-06 來源:Don Nisbett 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】過去幾年,連接到單一顯示器的視頻源數(shù)量逐漸增加,使得視頻信號切換成為大多數(shù)視頻系統(tǒng)的必備功能。例如,在典型的家庭娛樂系統(tǒng)中,有線或衛(wèi)星電視所用的機頂盒 (STB) 或數(shù)字錄像機 (DVR)、VCR、DVD播放器、視頻游戲機和PC等全都連接到一臺顯示器。多個視頻源切換到單一顯示器的功能也擴展到汽車,其中的視頻源包括車載娛樂系統(tǒng) (VES)、后視攝像頭、DVD播放機、導(dǎo)航系統(tǒng)和輔助視頻輸入。
 
傳統(tǒng)的CMOS多路復(fù)用器和開關(guān)在視頻頻率條件下使用時,存在若干不足之處,其導(dǎo)通電阻會引入失真,降低差分增益和相位性能,并且與端接電阻相互影響,使傳入的視頻信號衰減,影響亮度。系統(tǒng)設(shè)計人員通過增加外部緩沖來提高增益和驅(qū)動能力,從而解決這一問題。
 
使用具有禁用模式的高速視頻放大器可以簡化視頻多路復(fù)用設(shè)計。當(dāng)放大器禁用時,其輸出級進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)。這與省電模式不同,后者雖然可以顯著降低功耗,但會使輸出級處于不明確狀態(tài)。
 
高速視頻放大器1具有所需的全部關(guān)鍵特性,非常適合此項功能。其高輸入阻抗不會影響傳輸線路的特征阻抗,因而可進(jìn)行反向端接。由于是視頻放大器,因此本身具有良好的視頻特性,包括差分增益和相位、壓擺率、帶寬以及0.1 dB平坦度。
 
在多路復(fù)用配置中,禁用的通道相對于活動通道表現(xiàn)為高阻抗負(fù)載。增益設(shè)置和反饋電阻對活動放大器構(gòu)成負(fù)載,但其值遠(yuǎn)大于150-ohm 視頻負(fù)載,因此其影響可忽略不計。擁有這些關(guān)鍵特性的一些高速視頻放大器包括AD8013、AD8029和AD8063。表1列出了具有代表性的可多路復(fù)用視頻放大器。
 
3:1視頻多路復(fù)用器
 
ADA4853-3具有獨立禁用控制功能,適合用作低成本3:1緩沖輸出視頻多路復(fù)用器。其輸出阻抗在10 MHz時大于2 kohms,因此可連接放大器輸出以形成一個具有出色開關(guān)行為和隔離特性的3:1多路復(fù)用器。采用5 V單電源供電時,圖1所示的配置可在10 MHz時提供14 MHz帶寬 (0.1 dB)、+2的增益及58 dB通道關(guān)斷隔離。通道間切換時間為10 -μs,支持CVBS模擬視頻應(yīng)用。
 
利用高速放大器實現(xiàn)低成本視頻多路復(fù)用
圖1. 3:1視頻多路復(fù)用器。
 
高性能2:1視頻多路復(fù)用器
 
圖2顯示了一個高性能2:1多路復(fù)用器。兩個輸入放大器配置為單位增益跟隨器,而輸出放大器的增益設(shè)為+2。兩級均可以關(guān)斷,因此這種多路復(fù)用器可以實現(xiàn)出色的輸入至輸出關(guān)斷隔離,如圖3所示。此配置的切換時間為45s。
 
利用高速放大器實現(xiàn)低成本視頻多路復(fù)用
圖2. 2:1視頻多路復(fù)用器。
 
利用高速放大器實現(xiàn)低成本視頻多路復(fù)用
圖3. 利用ADA4853-3構(gòu)建的2:1多路復(fù)用器的關(guān)斷隔離特性。
 
2:1視頻多路復(fù)用器和SAG校正
 
信號幅度增益(SAG) 校正用于對后部端接電纜的150 Ω視頻負(fù)載與輸出耦合電容形成的高通濾波器進(jìn)行低頻補償。傳統(tǒng)交流耦合使用較大且昂貴的耦合電容,成本較高,而且會浪費寶貴的PCB空間。SAG校正允許用兩個較小的低成本電容取代一個較大的交流耦合電容。圖4顯示了一個具有SAG校正功能的高性能2:1多路復(fù)用器。補償網(wǎng)絡(luò)包括C1、C2、R11和R12。場傾斜衡量施加一個恒定的亮度信號時,交流耦合電容上的電壓降(傾斜)幅度。此電壓降由75 Ω負(fù)載電阻產(chǎn)生的小放電電流引起。所示電容值經(jīng)過優(yōu)化,可實現(xiàn)與220 μF交流耦合電容相當(dāng)?shù)膱鰞A斜。典型的220 μF交流耦合鉭電容占用28 mm2的面積,大批量采購成本為0.50美元/片。SAG校正所用的典型47 μF和22 μF電容分別占用約0.72 mm2和0.4 mm2的面積,大批量采購成本均低至0.10美元/片。
 
利用高速放大器實現(xiàn)低成本視頻多路復(fù)用
圖4. 2:1視頻多路復(fù)用器。
 
利用高速放大器實現(xiàn)低成本視頻多路復(fù)用
圖5. 具有SAG校正功能的2:1多路復(fù)用器的頻率響應(yīng)。
 
結(jié)論
 
具有獨立禁用引腳的高速視頻放大器非常適合構(gòu)建復(fù)合高分辨率視頻應(yīng)用的簡單、低成本視頻多路復(fù)用器和開關(guān)。不僅是CMOS開關(guān)的理想替代器件,而且性價比高于視頻多路復(fù)用器。如果您的系統(tǒng)需要視頻切換功能,務(wù)必考慮使用高速視頻放大器。
 
表1. 可多路復(fù)用的高速放大器
利用高速放大器實現(xiàn)低成本視頻多路復(fù)用
 
 
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