魯棒的視頻接收器 輸入具有電池短路保護(hù)功能

評(píng)估和設(shè)計(jì)支持

電路評(píng)估板

CN-0263 電路評(píng)估板(EVAL-CN0263-EB1Z)

設(shè)計(jì)和集成文件

原理圖、布局文件、物料清單

電路功能與優(yōu)勢(shì)

圖1. 魯棒的差分視頻接收器，采用ADA4830-1和ADV7180(未顯示所有連接和去耦)

圖1所示電路提供了極為魯棒的解決方案，集成過(guò)壓(電池短路[STB])保護(hù)，可在惡劣環(huán)境下接收CVBS視頻信號(hào)。它采用低成本、低功耗、單極性、差分接收器ADA4830-1 ，可在ADV7180完成數(shù)字化前將全差分或偽差分(地參考單端)視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為單端信號(hào)。

ADA4830-1用于消除共模噪聲和相位噪聲，噪聲是由于輸入視頻信號(hào)源與接收電路之間存在地電位差造成的。更重要的是，ADA4830-1和ADV7180 的組合提供了可在惡劣汽車(chē)環(huán)境下工作的非常魯棒的輸入特性，還可保護(hù)與檢測(cè)電池短路事件，并符合汽車(chē)制造商嚴(yán)格的要求。

該魯棒的接收器電路使用ADA4830-1和ADV7180 ，符合傳統(tǒng)、經(jīng)驗(yàn)證的隔離/獨(dú)立式低壓集成電路架構(gòu)，例如來(lái)自外部并使用放大器電路進(jìn)行信號(hào)調(diào)理和保護(hù)的ADV7180 。

ADA4830-1(單通道)是一款單芯片高速差動(dòng)放大器，集成最高18 V的輸入過(guò)壓(電池短路)保護(hù)功能，提供寬輸入共模電壓范圍和出色的ESD魯棒性。它設(shè)計(jì)用作差分或偽差分CVBS及其它高速視頻信號(hào)的接收器，適合在惡劣的高噪聲環(huán)境下工作，如汽車(chē)信息娛樂(lè)和視覺(jué)系統(tǒng)等。

ADA4830-1兼具高速和精密特性，可以精確再現(xiàn)CVBS視頻信號(hào)，同時(shí)抑制不需要的共模誤差電壓。

憑借STB保護(hù)/檢測(cè)、魯棒的ESD耐受性和寬輸入共模電壓范圍，ADA4830-1可用作后視攝像頭和后座娛樂(lè)等系統(tǒng)內(nèi)的汽車(chē)模擬視頻接收器。

ADV7180和ADA4830-1完全符合汽車(chē)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，非常適合汽車(chē)應(yīng)用中的信息娛樂(lè)系統(tǒng)和視覺(jué)安全系統(tǒng)。ADV7180和ADA4830-1提供非常小的LFCSP封裝，適合空間受限的應(yīng)用。

電路描述

ADA4830-1是一款單芯片高速差動(dòng)放大器，專(zhuān)為汽車(chē)應(yīng)用而設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)以傳統(tǒng)4 電阻差動(dòng)放大器為基礎(chǔ)，經(jīng)優(yōu)化以避免增強(qiáng)該標(biāo)準(zhǔn)放大器應(yīng)用電路時(shí)容易犯的錯(cuò)誤。

當(dāng)檢測(cè)到輸入過(guò)壓條件時(shí)，集成到ADA4830-1 的電池短路保護(hù)功能利用快速開(kāi)關(guān)電路，將內(nèi)部電壓節(jié)點(diǎn)箝位并保持在安全電平。這種保護(hù)使得ADA4830-1 的輸入可以直接連接到遠(yuǎn)程視頻源，如后視攝像頭等，而不需要昂貴的串聯(lián)大電容。

像ADV7180等大多數(shù)視頻解碼器都建立在極低的電壓處理上，因此輸入電壓范圍有限。ADA4830-1 的信號(hào)增益為0.5V/V ，設(shè)計(jì)用于將視頻信號(hào)保持在視頻解碼器允許的輸入范圍內(nèi)，通常為1 V p-p或更低。

輸入共模電壓范圍

在一個(gè)具有0.5 V/V增益的標(biāo)準(zhǔn)4 電阻差動(dòng)放大器中，輸入共模(CM)范圍是內(nèi)核放大器CM范圍的三倍。ADA4830-1的輸入共模被擴(kuò)展至超過(guò)地電壓±8.5 V(5 V 電源) 。這種極寬的共模電壓范圍可讓ADA4830-1和ADV7180在很大的共模偏置和噪聲下工作，而對(duì)圖像質(zhì)量不產(chǎn)生任何不利影響。

線路診斷

圖1所示的ADA4830-1/ ADV7180組合通過(guò)連接ADA4830-1上的STB輸出至ADV7180 的其中一個(gè)GPIO端口而具有電池短路線路診斷功能。在電池短路事件發(fā)生期間，STB輸出為邏輯低電平信號(hào)。ADV7180讀取該低電平并產(chǎn)生一個(gè)可被系統(tǒng)微控制器讀取的中斷。電池短路輸出標(biāo)志(STB引腳)功能與電池短路保護(hù)無(wú)關(guān)。它的作用是表示每個(gè)輸出的過(guò)壓狀態(tài)。由于是被動(dòng)提供保護(hù)，因此始終有效；標(biāo)志僅表示目前是否發(fā)生故障而已。

輸入ESD保護(hù)

保護(hù)ADA4830-1輸入的架構(gòu)采用了雙向非對(duì)稱(chēng)閉鎖電壓的全新技術(shù)。它不受電池短路影響，并且具有超過(guò)8 kV HBM等級(jí)的ESD魯棒性。對(duì)于高達(dá)15kV的額外ESD保護(hù)，推薦使用外部瞬態(tài)抑制器。

共模噪聲抑制

ADA4830-1集成的片內(nèi)電阻內(nèi)部匹配良好，增加了寬頻率范圍的共模抑制(CMR)性能。圖2表示ADA4830-1 CMR 與頻率的關(guān)系，低頻時(shí)的典型值為65 dB ，可在共模噪聲較大的情況下恢復(fù)視頻信號(hào)。

圖2. 不同輸入共模電壓下的CMR與頻率響應(yīng)的關(guān)系

共模誤差，無(wú)論是直流偏置還是交流信號(hào)，都會(huì)降低視頻圖像質(zhì)量。圖3和圖4顯示白色背景下的單個(gè)巨大黑色條紋。圖3表示500 kHz 、1 V p-p共模噪聲信號(hào)對(duì)視頻圖像質(zhì)量的影響。圖4表示加入了ADA4830-1輸入級(jí)以去除共模噪聲的增強(qiáng)視頻圖像質(zhì)量。

圖3. 加入1 V p-p、500 kHz共模噪聲、旁路ADA4830-1后，視頻顯示的黑色條紋

圖4. ADA4830-1抑制1 V p-p、500 kHz共模噪聲后，視頻顯示的黑色條紋

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)。針對(duì)具有真8位數(shù)據(jù)分辨率的消費(fèi)電子應(yīng)用，精確的10位模數(shù)轉(zhuǎn)換可以提供專(zhuān)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)，支持較寬范圍的消費(fèi)視頻源。自動(dòng)增益控制(AGC)和箝位復(fù)位電路使輸入視頻信號(hào)峰峰值范圍可達(dá)到1.0 V。