利用集成濾波器實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量模擬視頻重建

圖5. 適當(dāng)?shù)闹亟?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/濾波器">濾波器通過對(duì)視頻信號(hào)平滑濾波減小了頻譜混疊。

消費(fèi)類產(chǎn)品對(duì)于成本非常敏感，值得慶幸的是它們使用的模擬和數(shù)字轉(zhuǎn)換器非常少。在典型的家庭視頻通道中，如機(jī)頂盒+ 電視機(jī)構(gòu)成的通道中只使用一個(gè)DAC和一個(gè)ADC (圖6)。該系統(tǒng)的衰減為20dB (小于信號(hào)的10%)，這是可以接受的。機(jī)頂盒和LCD電視通常都有至少12dB的低頻鏡像邊帶衰減。兩個(gè)具有12dB衰減的濾波器加起來可以產(chǎn)生 24dB的鏡像抑制。故與20dB衰減的要求相比提供了足夠的設(shè)計(jì)余量。

圖6. 用于家庭電視系統(tǒng)的視頻重建濾波器和抗混疊濾波器。

圖6左側(cè)是機(jī)頂盒或DVD機(jī)的框圖，片上系統(tǒng)(SOC)包含了DAC，輸出經(jīng)過低通濾波器（例如MAX7443）進(jìn)行視頻重建。濾波器芯片還包含75Ω同軸電纜驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)信號(hào)在電纜上的傳輸。圖6右側(cè)用于信號(hào)接收，信號(hào)在經(jīng)過抗混疊濾波器后送入電視機(jī)SOC的ADC。

通常消費(fèi)者要面對(duì)多個(gè)系統(tǒng)設(shè)備，其中包括新設(shè)備。假如圖像質(zhì)量劣化，常常歸咎于“新添加的設(shè)備”。然而，這種結(jié)論往往并不正確。例如，假如消費(fèi)者更換了一臺(tái)新的DVD設(shè)備。如果現(xiàn)有的LCD電視的輸入濾波器較差(2dB的衰減)，舊的DVD播放器剛好具備非常好的輸出濾波器(18dB衰減)，而新的 DVD的濾波特性較差或沒有濾波器(6dB甚至更低衰減)。由此可見，舊的DVD和LCD電視能夠提供20dB的衰減，而新的組合只有8dB衰減。雖然 LCD電視對(duì)視頻誤差負(fù)有更大的責(zé)任，但消費(fèi)者還是決定退還新購置的DVD播放器。

請(qǐng)注意奈奎斯特定理非常關(guān)鍵，因?yàn)樵贚CD電視重新對(duì)DVD模擬信號(hào)數(shù)字化之前，必須把高于奈奎斯特頻率的視頻成分和噪聲消除掉。假如高于奈奎斯特頻率的信息仍然存在，它將混合到低頻信號(hào)中，混疊到視頻信號(hào)中，從而降低視頻信號(hào)的圖像質(zhì)量。

解決方案

然而，機(jī)頂盒、DVD播放器和電視廠商如何避免他們的產(chǎn)品出現(xiàn)“售后缺陷”？

首先，需要提供設(shè)計(jì)要求的濾波特性。有些制造商可能使用分離的電感、電容組成濾波器。然而，這些濾波器參數(shù)受限于生產(chǎn)中的誤差，板上可能安裝錯(cuò)誤的元件。量產(chǎn)時(shí)，可能會(huì)把原來要求270pF的電容錯(cuò)誤地選擇成標(biāo)有“270”的卷帶盤，這些電容的實(shí)際容值為27pF。從而導(dǎo)致濾波器通過不需要的高頻成分，造成設(shè)備的圖像失真。出于成本考慮，最終的生產(chǎn)測(cè)試不會(huì)對(duì)每個(gè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，多數(shù)情況下并不測(cè)試濾波器的帶寬。

其次，使用衰減抑制至少10dB以上的濾波器。額外的衰減抑制會(huì)避免顧客退貨，使顧客對(duì)廠商的產(chǎn)品感到滿意。

Maxim的濾波器有助于改善上述兩種“售后缺陷”，Maxim的集成濾波器在安裝到廠商的PCB板之前，由Maxim自動(dòng)測(cè)試設(shè)備(ATE)對(duì)帶寬指標(biāo)進(jìn)行了完全測(cè)試。Maxim的濾波器提供比典型的行業(yè)要求更高的衰減。例如，針對(duì)標(biāo)清電視設(shè)計(jì)的MAX7443能夠提供了大于30dB的鏡頻衰減，對(duì)27MHz時(shí)鐘具有40dB的衰減。針對(duì)高清電視設(shè)計(jì)的MAX9500能夠提供了大于38dB的鏡頻衰減，對(duì)于74.25MHz時(shí)鐘具有大于38dB的衰減。