变电压、业界协议以及对直流阻隔的需求决议了电子工程师选用沟通耦合的机遇与办法
现在,在视频体系(机顶盒、PVR、TV等)的规划中选用集成式视频滤波器/驱动器有多种耦合与钳位装备办法,例如输入沟通或直流耦合、输出沟通或直流耦合、各种输入箝位和偏压装备等。关于这些装备办法,规划者首要需求判别几个方面的问题。
假如规划者预备选用沟通耦合输入的办法,那么他有必要清楚的是,输入视频信号的直流成份将会产生损耗,因而有必要经过滤波器/驱动器的输入偏压和钳位电路对直流偏压电平进行设置。假如滤波器输入没有钳位和偏压电路或许有源直流康复环路,那么就需求添加一个外部偏压网络,以便正确设置共模输入电平。
沟通耦合
经过沟通耦合将模仿视频输入信号耦合输入某一设备中,这种办法在视频和图画处理体系中十分常见,它答应接收器设置其本身最优的偏压电平(在电容的设备一侧),而不受驱动信号的直流偏压电平的影响。例如,模数转换器(ADC)的接收器可以将视频信号的钳位或消隐电平设为等于内部ADC的编码零电压,而不论驱动信号的肯定直流电平是多少。
别的一种景象是纯模仿体系,其间接收器或许期望将模仿信号的共模电平设置为VCC/2左右,以取得最优的信号处理余量。接收器还可以将“钳位”电平与预设的直流参阅电压匹配起来,完成兼容而安稳的直流输出电压。经过阻断直流重量,接收器可以避免本身对直流电流的潜在损坏。
图 三种支撑板级钳位电路的视频滤波电路,分别为输入和输出沟通耦合装备(A);SAG形式下的作业装备(B);直接耦合办法(C)。
电容的挑选
现在咱们来剖析怎么挑选适宜的电容,完成视频输入信号与图(A)视频滤波器/驱动器器材的耦合。为了约束与沟通耦合相关的低频偏斜(歪斜),咱们有必要正确设置3dB下截止频率的方位。
在这儿,视频信号的带宽要求选用一个满足大且可以经过最小频率的电容,这一频率是50Hz或60Hz的帧速率。输入电路包含沟通耦合电容和视频滤波器的输入阻抗。
在核算3dB下截止频率时,规划者可以运用公式f=1/2πRC。假如运用 0.1μF的电容和800kΩ的输入阻抗,那么可以核算出2Hz的截止频率,这一成果足以经过50或60Hz的帧速率。
由于在较高的频率下电容会呈现短路现象,因而咱们不用忧虑高频滚降问题。在大多数运用中,具有极低ESR的0.1μF耦合钽电容就足以担任这一作业。
在挑选正确的输入耦合电容之后,下一步是挑选输出耦合电容的值。假定在这儿器材需求驱动一个75Ω后设终端的传输线,那么输出电容的有用电阻为150Ω。
由于该负载是阻抗相对较低的传输线——别的咱们依然需求经过50或60Hz的帧速率——因而,所需的输出耦合电容相对较大。假如运用之前咱们在核算输入耦合电容时选用的核算办法——这儿运用220μF的耦合电容和150Ω的负载——咱们可以核算出转角频率为 4.8Hz,这一成果关于经过上述帧速率同样是满足的。
大多数运用都需求更严厉的场歪斜目标,并运用470μF或1000μF的器材作为耦合电容。沟通耦合输出要求接收器设置输入端为共模电压,这是与输入视频信号的直流电平无关的。
75Ω的串联端接电阻应该放在间隔滤波器/驱动器输出端尽或许近的当地。这样有助于阻隔下流的寄生电容和来自各种器材输出时的电感,完成最佳的信号状况。
SAG形式
沟通耦合输出办法有一些缺陷,包含需求大号的贵重电容、有信号歪斜或偏斜问题(除非运用十分大的耦合电容)、丢失视频信号的直流重量等。假如选用沟通耦合办法,咱们或许需求一种具有SAG功用的视频滤波器,如图(B)所示。
SAG功用是与器材电路相结合的一种反应网络,它可以避免运用十分大的耦合电容。运用SAG功用,咱们可以运用十分小的电容,电容值将比一般的沟通耦合电容装备低10倍左右。
在SAG形式下装备的视频滤波器一般呈现9dB的直流增益(3x),在25Hz左右会回到正常的6dB增益(2x)。当这种滤波器用于选用3V电源电压的移动设备中时就会带来一个问题,由于器材输出端(在负载之前)的偏移电压处于750mV左右。
典型的视频输入信号是1Vp-p。滤波器/驱动器具有2x的增益,这一增益使得输出信号为2Vp-p再加上750mV的直流偏移量,产生2.75V的高边信号。
这种景象会驱动信号进入低至 2.7V的Vcc电压,并开端夹断视频信号的顶部,然后引起不期望呈现的信号失真现象。经过在SAG引脚和Vcc’之间设置一个电阻就可以战胜这一偏移电平,该电阻将把直流偏移电平降低到一个规模,避免输出信号在正常的电源电压规模内被夹断。
代替办法
沟通耦合视频信号的别的一种代替办法便是选用如图(C)所示的直接耦合办法。商场上有许多可用器材,既可以用于沟通耦合也可以用于直流耦合的体系规划运用。
直流耦合的意图在于经过一个单端参阅地的输入信号来驱动器材。视频/图画DAC的规范电流形式输出便是一个比如。
这些常见的DAC器材选用两层端接75Ω负载(37.5Ω)作为电流型DAC的负载,产生输出电压。因而,这类体系中的DAC输出具有已知的参阅地的直流电平。
这一系列的视频滤波/驱动器材可以很好的支撑视频DAC输出,具有下列优势:
● 不需求输入耦合电容;
● 没有隐含的箝位安稳时刻;
● 没有输入电容放电导致的歪斜问题;
● 没有输入阻抗约束;
● 不需求片上同步剥离器、电荷泵电路和伺服环路。
直流耦合输出是将视频信号馈入视频媒体设备最直接的办法。这种办法不需求添加耦合电容,可以将没有歪斜的信号传送给媒体设备。
这一办法也有一些缺陷,例如,接收器有必要要知道输入的直流电平才干正确处理视频信号,别的它对输出电压的肯定直流电平没有反应操控,而这一电平或许会跟着体系温度和电源电压的改动而产生改动。大多数媒体设备都在输入端选用沟通耦合的办法,然后在ADC上选用视频信号的直流康复值完成正确的颜色操控。
因而,直流耦合输出信号或许是最合算和直接的视频信号耦合办法。此外,直流耦合还消除了输出信号被两次沟通耦合的问题:一次在滤波器/驱动器的输出端,另一次在媒体设备的输入端。
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