利用高速放大器实现低成本视频多路复用

来源:电子元件技术网发布时间:2019-12-0658浏览

传统的CMOS多路复用器和开关在视频频率条件下使用时，存在若干不足之处，其导通电阻会引入失真，降低差分增益和相位性能，并且与端接电阻相互影响，使传入的视频信号衰减，影响亮度。系统设计人员通过增加外部缓冲来提高增益和驱动能力，从而解决这一问题。

使用具有禁用模式的高速视频放大器可以简化视频多路复用设计。当放大器禁用时，其输出级进入高阻抗状态。这与省电模式不同，后者虽然可以显著降低功耗，但会使输出级处于不明确状态。

高速视频放大器1具有所需的全部关键特性，非常适合此项功能。其高输入阻抗不会影响传输线路的特征阻抗，因而可进行反向端接。由于是视频放大器，因此本身具有良好的视频特性，包括差分增益和相位、压摆率、带宽以及0.1 dB平坦度。

在多路复用配置中，禁用的通道相对于活动通道表现为高阻抗负载。增益设置和反馈电阻对活动放大器构成负载，但其值远大于150-ohm 视频负载，因此其影响可忽略不计。拥有这些关键特性的一些高速视频放大器包括AD8013、AD8029和AD8063。表1列出了具有代表性的可多路复用视频放大器。

3:1视频多路复用器

ADA4853-3具有独立禁用控制功能，适合用作低成本3:1缓冲输出视频多路复用器。其输出阻抗在10 MHz时大于2 kohms，因此可连接放大器输出以形成一个具有出色开关行为和隔离特性的3:1多路复用器。采用5 V单电源供电时，图1所示的配置可在10 MHz时提供14 MHz带宽 (0.1 dB)、+2的增益及58 dB通道关断隔离。通道间切换时间为10 -μs，支持CVBS模拟视频应用。

图1. 3:1视频多路复用器。

高性能2:1视频多路复用器

图2显示了一个高性能2:1多路复用器。两个输入放大器配置为单位增益跟随器，而输出放大器的增益设为+2。两级均可以关断，因此这种多路复用器可以实现出色的输入至输出关断隔离，如图3所示。此配置的切换时间为45s。

图2. 2:1视频多路复用器。

图3. 利用ADA4853-3构建的2:1多路复用器的关断隔离特性。

2:1视频多路复用器和SAG校正

信号幅度增益(SAG) 校正用于对后部端接电缆的150 Ω视频负载与输出耦合电容形成的高通滤波器进行低频补偿。传统交流耦合使用较大且昂贵的耦合电容，成本较高，而且会浪费宝贵的PCB空间。SAG校正允许用两个较小的低成本电容取代一个较大的交流耦合电容。图4显示了一个具有SAG校正功能的高性能2:1多路复用器。补偿网络包括C1、C2、R11和R12。场倾斜衡量施加一个恒定的亮度信号时，交流耦合电容上的电压降（倾斜）幅度。此电压降由75 Ω负载电阻产生的小放电电流引起。所示电容值经过优化，可实现与220 μF交流耦合电容相当的场倾斜。典型的220 μF交流耦合钽电容占用28 mm2的面积，大批量采购成本为0.50美元/片。SAG校正所用的典型47 μF和22 μF电容分别占用约0.72 mm2和0.4 mm2的面积，大批量采购成本均低至0.10美元/片。