電路功能與優(yōu)勢(shì)
本電路利用雙通道高速放大器ADA4853-2實(shí)現(xiàn)一種低成本、低功耗視頻多路復(fù)用器。用戶利用該電路可以向三通道視頻解碼器(例如采用40引腳LFCSP封裝的 ADV7180)輸入第四個(gè)視頻源。這樣，通過(guò)使用較小的低成本解碼器，可同時(shí)節(jié)省成本和寶貴的電路板空間，而且如果類似設(shè)計(jì)只需要三個(gè)視頻源，還可以設(shè)計(jì)重新使用。
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(shí)，存在若干不足之處，其導(dǎo)通電阻會(huì)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(hào)衰減，影響亮度。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員一般通過(guò)增加外部緩沖來(lái)提高增益和驅(qū)動(dòng)能力，從而解決這些問(wèn)題。
使用具有禁用/使能功能(有時(shí)稱為關(guān)斷)的高速視頻放大器可以簡(jiǎn)化視頻多路復(fù)用設(shè)計(jì)。當(dāng)放大器禁用時(shí)，其輸出級(jí)進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)。高速視頻運(yùn)算放大器具有所需的全部關(guān)鍵特性，非常適合此項(xiàng)功能。其高輸入阻抗不會(huì)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。
圖1：利用ADA4853-2實(shí)現(xiàn)低成本視頻多路復(fù)用器(原理示意圖)
此外，每個(gè)放大器均可配置為四電阻差動(dòng)放大器。該電路可消除傳入視頻信號(hào)與電路板接地之間的地電位差所引起的一些共模噪聲和相位噪聲。為簡(jiǎn)明起見，圖1僅顯示了一個(gè)多路復(fù)用器電路，但實(shí)際上每路輸入均可以根據(jù)需要配置多個(gè)這種電路。
電路描述
ADA4853-2是一款雙通道、低功耗、低成本、高速、電壓反饋型、軌到軌輸出放大器，采用+2.65 V至+5 V電源供電。它還提供單通道產(chǎn)品(ADA4853-1) 和三通道產(chǎn)品(ADA4853-3)。采用5 V單電源供電時(shí)，圖1所示的輸入多路復(fù)用器配置可在10 MHz時(shí)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(shí)間為10 μs，支持CVBS模擬視頻應(yīng)用。圖1中，ADA4853-2配置為低成本視頻2:1多路復(fù)用器，用于切換視頻信號(hào)。
ADA4853-2的每個(gè)放大器均具有獨(dú)立的禁用引腳。將任何一個(gè)禁用引腳置位于1.2 V以下的電壓，將使相應(yīng)的放大器進(jìn)入禁用狀態(tài)。這種情況下，禁用的放大器會(huì)提供高輸出阻抗，在5 MHz時(shí)約為100 kΩ。禁用放大器的增益設(shè)置和反饋電阻可能會(huì)給活動(dòng)放大器輸出端增加負(fù)載，但其值(約為2 kΩ)比150 Ω視頻負(fù)載端接電阻大很多，因而其影響可忽略不計(jì)。
ADA4853-2的輸入級(jí)含有保護(hù)功能，不會(huì)受到在禁用時(shí)可能施加的較大差分電壓的影響。內(nèi)部箝位二極管將此電壓限制在大約±1.4 V。對(duì)于此限值以下的電壓，電路將保持55 dB的高輸入到輸出關(guān)斷隔離(10 MHz)。
關(guān)于該四電阻差動(dòng)放大器架構(gòu)，值得特別說(shuō)明的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)因素是電阻匹配對(duì)該電路共模抑制(CMR)的影響。CMR可通過(guò)以下公式1計(jì)算：
在公式1中，Kr項(xiàng)是以小數(shù)形式表示的單電阻容差(如1% = 0.01等)，并且假設(shè)放大器具有明顯較高的CMR性能。此式表明，如果希望獲得54 dB或更好的CMR，則放大器1的R1、R2、R3、R4(以及放大器2的相應(yīng)電阻)的匹配容差必須為0.1%或更好。為防止傳入信號(hào)超出容許的輸入與輸出電壓范圍，有必要提供直流共模電壓。將R4和R8與1.8 V模擬電源電壓(AVDD 1.8 V)相連，便可做到這一點(diǎn)。
緩沖功能非常重要，卻經(jīng)常會(huì)被忽視。例如，許多汽車應(yīng)用客戶采用低成本放大器來(lái)保護(hù)昂貴而復(fù)雜的器件，如視頻解碼器和編碼器等。帶有交流耦合輸入端的放大器，如圖1所示，有助于保護(hù)這些器件免受過(guò)壓和ESD損壞。
ADV7180自動(dòng)檢測(cè)與全球NSTC、PAL和SECAM標(biāo)準(zhǔn)兼容的標(biāo)準(zhǔn)模擬基帶電視信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為與8位ITU-R.656接口標(biāo)準(zhǔn)兼容的4:2：2分量視頻數(shù)據(jù)。
精確的10位模數(shù)轉(zhuǎn)換可提供真8位數(shù)據(jù)分辨率，使消費(fèi)應(yīng)用具備專業(yè)品質(zhì)的視頻性能。三個(gè)模擬視頻輸入通道接受標(biāo)準(zhǔn)復(fù)合視頻信號(hào)、S-視頻信號(hào)或分量視頻信號(hào)，支持各種消費(fèi)視頻源。自動(dòng)增益控制(AGC)和箝位復(fù)位電路可以處理峰峰值范圍最高達(dá)1.0 V的輸入視頻信號(hào)。
本電路必須構(gòu)建在具有較大面積接地層的多層電路板上。為實(shí)現(xiàn)最佳性能，必須采用適當(dāng)?shù)牟季?、接地和去耦技術(shù)
常見變化
如果要求更快的切換時(shí)間和非常高的隔離，可以使用ADI公司的集成式多路復(fù)用器，這些器件采用互補(bǔ)雙極性技術(shù)，是適合視頻頻率的最佳解決方案。 AD8170/AD8174/AD8180和AD8182 均為高度靈活的雙極性視頻多路復(fù)用器，非常適合視頻應(yīng)用。該系列所有器件的切換時(shí)間為10 ns(誤差0.1%)，通道關(guān)斷隔離和串?dāng)_的典型值大于80 dB。
